次世代スーパーコンピューティング・
シンポジウム2009

プロジェクト進捗状況

平成21年10月7日
理化学研究所次世代スーパーコンピュータ開発実施本部
プロジェクトリーダー
渡辺 貞

「次世代スーパーコンピュータ」プロジェクト
平成２１年度予算 ：平成１８～２４年度（総事業費）：

１９０ 億円
１，１５４ 億円

１ 目的 世界最先端・最高性能の次世代スーパーコンピュータの開発・整備及び利用技術の開発・普及
１．
世界最先端 最高性能の次世代ス パ
ンピ
タの開発 整備及び利用技術の開発 普及
２．概要
理論、実験と並び、現代の科学技術の方法として確固たる地位を築きつつある計算科学技術をさらに発展さ代算展せるため、長期的な国家戦略を持って取り組むべき重要技術（国家基幹技術）である「次世代スーパーコンピュータ」を平成２２年度の稼働（平成２４年の完成）を目指して開発する。
今後とも我が国が科学技術・学術研究、産業、医・薬など広汎な分野で世界をリードし続けるべく､（１）世界最先端・最高性能の「次世代スーパーコンピュータ (注) 」の開発・整備(注) １０ペタFLOPS級（１ペタFLOPS：1秒間に１千兆回の計算）（２）次世代スーパーコンピュータを最大限利活用するためのソフトウェアの開発・普及（２）次世代ス
パ コンピュ タを最大限利活用するためのソフトウェアの開発 普及（３）上記（１）を中核とする世界最高水準のスーパーコンピューティング研究教育拠点（ＣＯＥ）の形成を文部科学省のイニシアティブにより、開発主体（理化学研究所）を中心に産学官の密接な連携の下、一体的に推進する。

３．体制（１）開発主体である独立行政法人理化学研究所を中心とした産学連携体制を構築。
（２）特定先端大型研究施設の共用の促進に関する法律を整備し（平成１８年７月施行）、産学官の研究者等に幅広く開かれた共用施設として位置付け。

開発日程
現在
平成18年度（2006）

システム

平成19年度（2007）

概念設計

平成21年度（2009）

詳細設計

アプリケーション）（
グランドチャレンジ

ソフトウェア代
統
次世代生命体統合
シミュレーション

平成24年度（2012）

性能
チューニング

実証

建設

施設
研究棟
設計

平成23年度（2011）

実証開発・製作・評価
開発
製作 評価

設計

平成22年度（2010）

試作・評価・製造

開発・製作・評価
開発
製作 評価次世代ナノ統合シミュレーション

計算機棟

平成20年度（2008）

建設

システム構成の見直し
従来の構成（スカラ部とベクトル部からなる複合システム）

新システム構成（スカラ部による単独構成）

統合フロントエンドサーバ（ログインノード）

計算ノード群
計算ノ
ド群
スカラ部

ベクトル部

ローカルファイル

ローカルファイル

ローカルファイル

フロントエンドサーバ（ユーザ･ログイン）（ユザ ログイン）

システム・コネクト
グローバルＩＯ ネットワーク

共有ファイルグローバルファイルシステム

システム
筐体

システムボード
画像提供：富士通株式会社

CPU（画像提供：富士通株式会社）

システム構成概要

構成，制御管理用
サーバ群

管理用・制御用ネットワーク

制御用
サーバ群

計算ノード群（多次元メッシュ/トーラス結合）

インターネット

ローカルファイルシステム群
グローバルIOネットワーク
グロ バルIOネットワ ク

ジョブ管理
ユーザ管理

グローバルファイルシステム

フロントエンドサーバ

新システムの特長
スカラ型CPUを採用した超並列分散メモリ型スーパーコンピュータ• 超高速・高信頼性CPU– 最先端の45nm半導体プロセス技術の採用– CPUあたり8コア，SIMD機構，128GFLOPS
CPUあたり8コア SIMD機構 128GFLOPS– エラーリカバリ機能（エラー検出・訂正や命令再実行など）• 高性能・高信頼性ネットワーク

SPARC64TM VIIIfx
VIIIf– 多次元メッシュ/トーラスによる直接結合網– 高い拡張性及び信頼性• システムソフトウェア– OSとして広く普及しているLinuxを採用
広 普– 標準仕様に準拠した言語（Fortran，C，C++）
データ通信用ライブラリ（MPI）の提供– 超大規模分散並列ファイルシステム

3次元トーラスネットワーク
3次元トラスネットワ ク（概念図）（画像提供：富士通株式会社）

超高速・高信頼性プロセッサ SPARC64TM VIIIｆｘの特長（画像提供：富士通株式会社）••

ピーク性能： 128GFLOPS
動作周波数： 2GHz

•
•
•
•
•

8コア
SIMD機構256本のレジスタ
5MB 2次キャッシュ（コア間共有）
メモリコントローラ内蔵•••••

22.7mm227x 2222.6mm
645nm CMOSプロセス
760 M トランジスタ
ランジ タ1271信号ピン
消費電力：58W（水冷，30℃時）

システム利用環境
OS： Linux（POSIX規格に準ずる）をベース
POSIX規格に準ずるコマンド・ライブラリ

大規模分散フ イルシステム
大規模分散ファイルシステム
ファイルステージング機能
ジョブ実行前にファイルサーバからIOノードへファイルを転送（ステージイン）
ジョブの出力ファイルをIOノードからファイルサーバへ転送（ステージアウト）

ファイル共有機能

バッチジョブを主体としたジョブ実行環境
デバッグ用に会話型環境を用意（予定）フロントエンド・サーバ
計算ノード

Webブラウザ
ターミナル

Webポ タルWebポータルコンソール
ログイン，ファイル操作，コンパイル，デバッガ操作，ジョブ投入・操作 等

・ユ ザ端末・ユーザ端末・リモートログイン

統合開発環境
（IDE）・コンパイラ・デバッガ
・プロファイラ

並列ジ
並列ジョブ
ブ
並列ジョブ
並列ジョブ

ジョブ投入・制御
デバッガ操作

並列ジョブ
並列ジョブ
並列ジョブ
デバッガ

ジョブ管理ノード
並列ジョブ

アクセス

I/O

グローバルファイルステージング

ローカルファイル

プログラム開発環境
言語・コンパイラ
Fortran 2003，XPFortran，C，C++
GNU C/C++拡張仕様
４倍長精度演算をサポート：IEEE754R及びdouble-double形式

開発支援ソフトウェア
デバッガ：DWARF2対応
性能解析ツール：デバッグツール，プロファイラ，MPIトレーサ等の連携

数値計算/科学技術計算ライブラリ
BLAS，LAPACK，SSL II，FFTWなど

プログラミングモデル
コア内：コンパイラによる逐次最適化，SIMD化
ノード内：スレッド並列（自動並列化，OpenMP3.0）
ノード間：プロセス並列（MPI 2.1），XPFortran

パラメータスィープ支援機能
バルクジョブ型実行モデルを提供

次世代スーパーコンピュータ施設の立地地点
兵庫県神戸市中央区港島南町7丁目（ポートアイランド第2期内）
徒 約
ポートアイランド南駅より徒歩約1分，JR新神戸駅から25分

神戸

東京
450km (280miles)
west from Tokyo

次世代スーパーコンピュータ施設の整備
施設の建設

兵庫県神戸市中央区港島７丁目（ポートアイランド第２期内）

・平成19年度3月建設開始、平成22年度に完工予定。
整備の基本方針

施設の特徴（１）次世代スーパーコンピュータの性能を最大限引き出す設備 能力の確保
最大限引き出す設備・能力の確保（１）計算機の性能を常時保証できる床耐荷重及び免震構造とするとともに 必要な電源設備及び冷震構造とするとともに、必要な電源設備及び冷却設備を整備（２）世界最高水準のスーパーコンピュー
ティング研究教育拠点（COE）として相応しい研究 教育環境の整備て相応しい研究・教育環境の整備（２）共用施設としての運用上の利便性を高めるとともに、研究交流や多様な知識の融合を促進する
ため、計算機棟と研究棟を整備（３）ランニングコストと環境負荷の低減化（３）廃熱利用の推進や排水処理への配慮などによりランニングコストと環境負荷の低減を実現

計算機棟

研究棟

【計算機棟】
○延床面積
○建築面積
○構造

約10,500㎡
約 4,300㎡
鉄骨造り地上3階地下1階

【研究棟】
○延床面積
○建築面積
○構
造

イメージ図

約9,000㎡
約1,800㎡
鉄骨造り地上6階地下1階

その他、電源を供給する特高受変電設備、計算機棟の空調機を冷却する冷却設備、及び環境負荷低減のためのＣＧＳ(自家発電)設備等を設置

次世代スーパーコンピュータ施設のイメージ

建屋建設の状況
平成20年11月12日
成 年

平成21年3月26日

平成21年7月22日

平成2１年9月1日