ISC High Performance 2016 (ISC 2016)
参加報告

伊田明弘, 星野哲也
東京大学情報基盤センター
スーパーコンピューティング部門は、2016 年 6 月 19 日から 23 日までの間、ドイツのフランクフルトで開催された ISC High Performance 2016(ISC 2016) に参加し、研究展示を行った。

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ISC High Performance について
ISC High Performance は、高性能計算、ネットワーク、ストレージに関する国際会議ならびに展示会である。1986 年に初回が開催されて以来、毎年初夏に開催されており、2016 年は第 31回目を数える。従来は International Supercomputing Conference を ISC と省略したうえで、開催年が付記されており、20xy 年に開催された ISC は ISCxy と省略して呼ばれていた。他の会議との混同をさけるためか、前回の第 30 回から、ISC High Performance 20xx という名称が使われている。以下、本稿では ISC と略す。
本会議では、スーパーコンピュータのランキングとして知られている TOP500 List の 2016 年

6 月版が発表された。また、招待講演を含む研究発表、チュートリアル、併設ワークショップ等が開催され、400 人以上が登壇した。会議全体の参加人数は、過去最高を更新する 3,092 人を数えた。また、展示会では全世界から集まった 160 余りの企業や研究機関が展示を行った。開催
場 所 は 、前 年 と 同 じ く 、ド イ ツ の 空 の 玄 関 口 で あ る フ ラ ン ク フ ル ト で あ っ た 。メ イ ン 会 場 はMesse Frankfurt であり、併設ワークショップはメイン会場から 600m ほど離れたところにあるFrankfurt Marriot Hotel で行われた。日本を含む各国からの交通 (航空) の便が良く、また空港および中央駅から会場までの距離も近い、アクセスのしやすい会場である。ドイツには明確な雨季や梅雨はないそうだが、開催期間を通して、曇りがちで雨が降ることも多く、肌寒く感じるような気候であった。

図 1 Messe Frankfurt 外観 (左) と Frankfurt Marriot Hotel 近辺の様子 (右)スーパーコンピューティングニュース- 35 -Vol.18,No.4

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TOP500、Graph500
TOP500 List (http://www.top500.org/) の 発 表 は ISC の 中 で も 特 に 注 目 の 大 き な イ ベ ン ト の一つである。TOP500 は世界中のスーパーコンピュータの性能をランク付けするもので、性能の指標としては LINPACK という連立一次方程式を解くベンチマークのスコア (演算性能) が使われている。TOP500 は 1993 年から始まり、年に 2 回、6 月の ISC と 11 月の SC にあわせて更新されてきた。ISC における TOP500 の発表は初日のオープニングイベントに続いて行われるのが慣例となっている。
ここ数年の TOP500 List は、特に TOP10 の変化が乏しく停滞気味であったが、中国 National

Supercomputing Center (Wuxi) に設置された「Sunway TaihuLight」(神威 太湖之光とも呼ばれる) が 1 位を獲得し、大きく変動した。今回新たに 1 位に認定された「Sunway TaihuLight」は、LINPACK 性能で 93.014PFlops という驚異のスコアを叩き出した。これは同 2 位の Tianhe-2 (中国の国防科学技術大学に設置、2013 年 6 月の ISC より同リスト 6 期連続 1 位を堅持) の 33.862PFlopsを 3 倍近く上回り、国内最速のスーパーコンピュータ「京」(同リスト 5 位) の 10.510PFlops の 9倍 に あ た る 。「Sunway TaihuLight」の プ ロ セ ッ サ は 、米 国 Intel 社 製 の プ ロ セ ッ サ を 用 い て いる 2 位 の「Tianhe-2」と 異 な り 、中 国 の 自 国 産 で あ る 。1 プ ロ セ ッ サ あ た り の 理 論 演 算 性 能 は3.0624TFlops であり、このプロセッサをそれぞれ 1 枚ずつ搭載した計算ノード 40,960 台により構 成 さ れ る た め 、シ ス テ ム 全 体 の 理 論 演 算 性 能 は 125.4359PFlops に 及 ぶ 。従 っ て 、理 論 演 算
性 能 に 対 す る LINPACK の 効 率 は 74% と な る 。シ ス テ ム 全 体 の 消 費 電 力 は 15.371MW で あ り 、電力あたりの性能も 6.05GFlops/W と非常に高く、電力性能を競うランキングである Green500

List (http://www.green500.org/) においても、理研 AICS により設置されている ExaScaler および PEZY Computing の「菖蒲」 (6.67GFlops/W), 「皐月」 (6.18GFlops/W) に次ぐ 3 位にランキングされる見込みである。

1位を獲得した「Sunway TaihuLight」についてさらに詳しく解説する。プロセッサはSunway26010というもので、1.45GHz, 8Flops/cycle の計算コア× 256 と 1.45GHz, 16Flops/cycle の制御コア×4 からなり、64 計算コアと 1 制御コアでひとつのグループを形成している (図 2 参照)。この１グループがそれぞれ、メモリ帯域幅 136.51GB/sec, 8GB の容量を持つ DDR3 DRAM に接続されており、従って 1 ノードあたりのメモリ容量は 8GB × 4=32GB となるが、4 つのメモリはそれぞれ独立しており、32GB のひとつのメモリとしては利用できない。各グループ間の通信はネットワークオンチップ (NoC) を介して行われる。各グループにひとつの制御コアは普通の CPU と同様に L1・L2 キャッシュを持つが、演算性能の大部分を担う計算コアは、それぞれ 16KB のインス ト ラ ク シ ョ ン キ ャ ッ シ ュ こ そ 有 す る も の の 、デ ー タ キ ャ ッ シ ュ を 持 っ て お ら ず 、代 わ り に

64KB の ス ク ラ ッ チ パ ッ ド メ モ リ (プ ロ グ ラ ム 中 で の 明 示 的 な メ モ リ 管 理 が 必 要) の み を 持 つ 。
「Tianhe-2」に搭載されている Intel Xeon Phi 31S1P は、コア数は 57 コアと同程度であるが、各コアに L1・L2 キャッシュを持ち、キャッシュ間のデータの一貫性の保持はハードウェアに任せることができる。一方 Sunway26010 の計算コアはハードウェアとしてこのような機能を持っておらず、ユーザーが明示的にデータのロード・ストア、一貫性も管理をする必要がある。
このように、データ管理などの機能をユーザーに任せてプロセッサの構成を単純化することで、単一プロセッサに多くの演算器を集積し、チップあたりの性能や電力効率を高めているものと考えられる。このような構成のシステムは、普通に書いたプログラムでは性能が出にくく、スーパーコンピューティングニュース- 36 -

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2016性能を出すためのユーザー負担が大きくなると考えられ、今日では避けられる傾向にある。しか し 中 国 は こ の シ ス テ ム の 導 入 を 戦 略 的 に 行 っ て い る よ う に 見 受 け ら れ る 。そ の 証 拠 に 、毎年 11 月に行われる Supercomputing Conference にて授与されるゴードン・ベル賞の最終選考 (進出 者 は 全 体 で 5 チ ー ム 程 度) に 、「Sunway TaihuLight」を 利 用 し た 3 つ の チ ー ム が 残 っ て い る 。
ゴードン・ベル賞は、HPC 分野におけるアプリケーションのスパコン上での実性能や計算科学的な成果を総合的に評価し、特に優れたものに与えられる賞である。
「Sunway TaihuLight」上
で性能の見込める ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 適 切 に 選 出 す る こ と か ら ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 最 適 化 まで、システムの設計段階から戦略的に準備していなければ、なかなか達成できることではないは ず で あ る 。SW26010 向 け の 並 列 プ ロ グ ラ ミ ン グ モ デ ル と し て 、ア ク セ ラ レ ー タ 向 け の 指 示
文ベース並列プログラミングモデルである OpenACC の拡張を用いているのも興味深い点である。OpenACC のコンパイラは ROSE と呼ばれる米国ローレンス・リバモア国立研究所の開発のソース-to-ソースコンパイラをベースに作成しているそうだ。アプリケーションのプログラ
マは OpenACC+ 拡張指示文を利用して簡便に並列プログラムを記述でき、コンパイラにより一旦 SW26010 用のライブラリなどを含むプログラムに変換し、変 換されたソースコードを元に、最適化のプロが人手で最適化を行う、というアプローチをとったのだと思われる。
多くのプロセッサが利便性を求めて複雑化する中、敢えて単純化することで大きな成果を残したという点で、今回の TOP500 List は「Sunway TaihuLight」が大きな注目を集めた。TOP500

List 全体でも中国の躍進が目覚ましく、リストに占める中国に設置されたシステム数は、前回の 109 から 167 へと著しく増加した。昨年の ISC では半数近く (233 システム) を占めていた米国が 165 システムであったため、リストに占めるシステム数でも中国が米国を上回った。日本からのランクインは 29 システム (前回 37 システム) に留まった。また、本学情報基盤センターに設置されている Oakleaf-FX は前回の 74 位から 85 位へと順位を下げた。
グ ラ フ 探 索 速 度 を 競 う ラ ン キ ン グ で あ る Graph500 (http://www.graph500.org/) で は 、「 京 」
が前回に引き続き 1 位を獲得したが、「Sunway TaihuLight」が前回 2 位の「Sequoia」を上回り、初めて 2 位となった。ここでもやはり「Sunway TaihuLight」が存在感を見せつけ、今後もしばらく注目を集めそうだ。
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図2

SW26010 の 1 ノードのレイアウト図(Jack Dongarra Report: http://www.netlib.org/utk/people/JackDongarra/PAPERS/sunwayreport-2016.pdf より引用)

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3講演
ISC のプログラムは、招待講演と査読論文の発表講演を中心に構成される。その他にも、ポスター発表、展示会場での BoF や企業ブース内での発表など、様々な形式の発表が行われている。
参加者の多くが聴講するキーノート講演は、毎日 1 件ずつ講演が行われた。初日のキーノート講演では、百度 (Baidu) の Andrew Ng 博士により、機械学習の現状と将来性についての講演が行われた。2 日目は米国 Sandia 国立研究所の Jacqueline H. Chen 博士が登壇し、エクサスケー
ルで乱流燃焼シミュレーションを行うためにクリアすべき課題についての講演が行われた。最後のキーノート講演では、毎年恒例となっているインディアナ大の Thomas Sterling 教授による講演が行われた。多少の毒を含んだユーモアを交えた語りは聴衆を飽きさせず、この講演を聞くだけで最新の HPC 技術の動向が分かる内容となっていた。
招待講演や発表講演の内容としては、勿論、いわゆる HPC 分野に関するものが大半を占めていた。その中にあって、機械学習および深層学習を含む人工知能に関連したセッションや発表が目を引いた。昨年までは、Big Data と銘打たれた発表が多くみられたが、一段階実用化へのステージを上げて、これらの発表へと移行した印象を受けた。自動車の自動運転を行ったり、クイズ番組に回答者して出演するなど、人工知能の実用性を謳う研究内容が報告されていた。

HPC についての発表の中でも、取り組んでいる課題や将来計画に、人工知能に関する項目が多く挙げられており、注目度の高さが窺えた。しかし、現状では、人工知能分野と HPC 分野の間には、まだまだ隔たりが大きいようである。初日のキーノート、Andrew Ng 博士の講演ではこう語られていた。これら２つの分野は、互いが互いを大きく発展させる可能性を持つ、２つのSuper Power であり、融合にむけた取り組みは必須であるが始まったばかりであると。
情 報 基 盤 セ ン タ ー か ら は 、中 島 教 授 と 伊 田 特 任 准 教 授 が 招 待 講 演 を 行 い 、塙 准 教 授 が 併 設ワークショップにてキーノート講演を行った。中島教授は、自動チューニング機構を有するアプリケーション開発環境 ppOpen-HPC についての講演を行い、伊田特任准教授は、大規模分散メモリ環境向け階層型行列法に関する講演を行った。塙准教授の講演は、エクサスケールに向けたハードウェアプロトタイプ開発関連プロジェクトの紹介と、ポストムーアに向けたアーキテクチャ開発に関する内容であった。

図3

講演を行う中島教授 (左)、塙准教授 (中)、伊田特任准教授 (右)スーパーコンピューティングニュース- 38 -

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JCAHPC による展示
本 年 度 は 情 報 基 盤 セ ン タ ー と し て で は な く 、筑 波 大 学 と 共 同 で 設 立 し た「 最 先 端 共 同 HPC

基 盤 施 設 (JCAHPC)」と し て の ブ ー ス 出 展 を 行 っ た 。今 年 は 展 示 の 目 玉 と し て 、本 年 12 月 より運用を開始する時期システム、「Oakforest-PACS」の実物のノード展示 (図 4 参照) を行った。
「Oakforest-PACS」は、今回の ISC で Intel より正式に発表された次世代の Xeon Phi シリーズ、Knights Landing を 8,208 枚導入し、理論演算性能は 25PFlops に及ぶ。導入時点で国内最速のシステムとなる見込みである。
「Oakforest-PACS」は、本学情報基盤センターの柏キャンパスに設置が進められている。
また両センターで運用しているスーパーコンピューターシステムや研究プロジェクトに関するポスター展示、パンフレット等の配布を実施し、特に本年 7 月より運用を開始したスーパーコンピュータ Reedbush についての紹介も行った。また 22 日には昨年に引き続きアジアにおけるHPC の動向について紹介・情報交換を行う HPC in Asia セッションが開催された。セッション
内のポスター発表では本学情報基盤センターからも昨年に引き続き 3 件のポスターを展示した。

図45JCAHPC のブース展示の様子 (左)、Oakforest-PACS のノード (右)終わりに
次 回 の ISC High Performance 2017 は 、前 回 お よ び 今 回 と 同 じ く フ ラ ン ク フ ル ト の MesseFrankfurt にて開催される予定である。開催日程は、6 月 18 日から 5 日間と予定されている。

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