2023 年 11 ⽉ 14 ⽇
報道関係者各位
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学

スーパーコンピュータ Pegasus が電⼒当たり性能で国内最⾼位をマーク
半年ごとに公表される世界のスパコンランキングの⼀つである、消費電⼒当たりの性能をランキングした Green500 リストで、筑波⼤学の最新スパコン Pegasus が 1W 当たり 41.12GFLOPS（1 秒当たり411 億 2 千万回の浮動⼩数点演算性能）を達成し、国内最⾼位（世界第 12 位）にランクされました。

筑波⼤学の最新スーパーコンピュータ（スパコン）Pegasus（ペガサス）は、2022 年 12 ⽉に計算科学研究センターに設置され、現時点で世界最⾼性能の GPU（画像処理装置）と CPU（中央処理演算装置）、さらに先進的不揮発性メモリと最⾼性能の接続ネットワークを結集した、最先端のスパコンです。
毎年 6 ⽉と 11 ⽉に公表される世界のスパコンランキングの⼀つである、Green500 リストは、密⾏列の連⽴⼀次⽅程式を解く場合の計算性能が消費電⼒（W）当たりどの程度であるかを競うもので、「スパコンの省エネ性能」を⽰す指標としてエネルギー問題等の観点から注⽬されています。
2023 年 11 ⽉ 13 ⽇に⽶国デンバー市で開催された、スパコン技術と計算科学に関する国際会議
SC23 にて Green500 リストが発表され、Pegasus は 1W 当たり 41.12GFLOPS（1 秒当たり 411 億2 千万回の浮動⼩数点演算性能）を達成し、これまでの国内最⾼記録を抜いて、⽇本で最もグリーンなスパコン（全世界では第 12 位）としてランクされました。Pegasus は各種利⽤プログラムにより国内外のユーザに提供されており、今回の結果は、国内でいち早く最先端 GPU 等を導⼊した筑波⼤学の省エネ技術が、各種研究に役⽴っていることを⽰しています。

研究代表者
筑波⼤学計算科学研究センター
朴 泰祐 センター⻑

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研究の背景筑波⼤学計算科学研究センターでは、30 年以上の歴史の中で、常に最先端の⾼性能計算技術に⽀えられた独⾃開発のスーパーコンピュータ（スパコン）を開発・調達してきました。近年では、消費電⼒当たりの演算性能が⾼いことで知られる GPU（Graphics Processing Unit、画像処理装置）注１）を演算加速装置として⽤い、さらに独⾃の技術要素を加えたスパコンを導⼊しています。
2022 年 12 ⽉から稼働を開始した同センターの最新スパコン Pegasus（ペガサス）注２）は、⼤容量かつ低消費電⼒の不揮発性メモリ注３）を⾼性能 GPU と組み合わせた⼤規模システムで、世界でもほとんど例がありません。不揮発性メモリは⼀般の DRAM 型メモリに⽐べ、⾮常に低い消費電⼒で⼤容量のメモリ空間を提供し、計算ノード当たりのメモリ容量が、通常のものでは 100~200GByte（ギガバイト）程度であるのに対し、⼀桁多い 2TByte（テラバイト）の容量を持ちます。この点から、Pegasus は別名「ビッグメモリスーパーコンピュータ」とも呼ばれています。このようなシステムは特に、宇宙物理や気象、さらに⼤規模 AI 処理等、⼤容量のメモリを必要とするアプリケーションに有効です。
研究内容と成果
世界のトップレベルのスパコンに関しては、連⽴⼀次⽅程式を解く Linpack 注４）というベンチマーク
プログラムが性能指標として⽤いられ、その性能を競う Top500 リストや、消費電⼒当たりの Linpack 性能を競う Green500 リスト注５）等が、毎年 6 ⽉と 11 ⽉に、ドイツおよび⽶国で開催される国際会議 ISC（International Supercomputing Conference）と SC（Supercomputing Conference）でそれぞれ公表されます。Pegasus は 2023 年 6 ⽉の Green500 リストでは、国内第２位となりましたが、その後、システムの調整や Linpack 実⾏上の⼯夫を重ね、1W 当たり 41.12GFLOPS の性能を達成し、今回、2023 年 11⽉公表の Green500 リストにおいて、国内システムとして最⾼位、全世界では第 12 位にランクされました。
この結果をもたらした最⼤の要因は、最新の GPU を⽤いたことで計算の電⼒効率が向上したことに加え、通常のメモリに代えて電⼒効率の良い不揮発性メモリで⼤容量を実現したことにあります。⼤量のエネルギー消費が課題となっているスパコンにとって、より省エネルギーでの計算には⼤きな意義があります。GPU を⽤いた場合のプログラミングは、⼀般的な CPU に⽐べると複雑になるという⾯はありますが、それ以上に、省エネ効果の⾼い GPU を⽤いたスパコン開発が重要であると考えられます。
今後の展開
Pegasus はコンパクトな省エネスパコンであると同時に、浮動⼩数点演算注５）で最⼤ 6.5PFLOPS、また AI 処理ではこれを遥かに上回る性能を有しており、今後の最先端計算科学研究に幅広く利⽤される⾒込みです。
また、筑波⼤学計算科学研究センターは、東京⼤学情報基盤センターと共同で最新のスパコン技術を⽤いた超⼤型システム（Oakforest-PACS II、仮称）の調達を進めており、2024 年末に導⼊される予定です。ここでも、Pegasus と同様の GPU を搭載することが既に決定しており、電⼒当たり性能最適化技術も含め、Pegasus で培われた GPU 利⽤技術の活⽤を進めていきます。

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参考図

図 ビッグメモリスーパーコンピュータ Pegasus
⽤語解説注1) GPU（Graphics Processing Unit、画像処理装置）
⼀般的な CPU と異なり、ある程度の塊の演算装置が単⼀命令で同時に動作するプロセッサ。演算の柔軟性には⽋けるが、⼤量の演算を同時に処理するため、電⼒当たり性能が⾮常に⾼い。本来は画像処理専⽤だったが、現在は数値計算全般に広く⽤いられており、演算加速装置の代表となっている。
注2) Pegasus（ペガサス）
現時点で世界最⾼性能を持つ⽶国 NVIDIA 社製の GPU である H100 PCIe、⽶インテル社製の最先端CPU である Xeon CPU（コード名 Sapphire Rapds）、さらに同社製の不揮発性メモリである Optane300と、NVIDIA 社製の並列処理相互結合ネットワークである InfiniBand NDR200 を組み合わせている。
導⼊・運⽤は NEC 社が担当している。
注3) 不揮発性メモリ
⼀般のメモリ（DRAM）は電源が切れるとその内容が失われるのに対し、特殊なデバイスを⽤いることで、DRAM より低速だが⼤容量かつ低消費電⼒で動作するよう作られた特殊なメモリ。
注4) Linpack
密⾏列を係数⾏列とする連⽴⼀次⽅程式をガウスの消去法によって解くベンチマークプログラム。ス
パコンの性能ランキングである Top500 リストに登録される演算性能を決定するのに使われる。
注5) Green500 リスト
スパコンの性能ランキング Top500 リストの搭載データにおいて、Linpack ベンチマークの性能（FLOPS：浮動⼩数点演算速度）の値を、その計算を実⾏した際の平均電⼒で割り、消費電⼒当たりの演算性能を求め、順位付けをしたもの。リストの管理は Top500 リストに付随して⾏われる。
注6) 浮動⼩数点演算
精度の⾼い数値計算を⾏うために、コンピュータ内では数値を仮数部と指数部に分けて表現し計算する⼿法を⽤いる。このように表現された数値を浮動⼩数点と呼び、これを適切に演算処理することを浮動⼩数点演算と呼ぶ。

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問合わせ先【研究に関すること】
朴 泰祐（ぼく たいすけ）
筑波⼤学 計算科学研究センター センター⻑／教授
URL: https://www.ccs.tsukuba.ac.jp【取材・報道に関すること】
筑波⼤学 計算科学研究センター 広報・戦略室
E-mail: pr＠ccs.tsukuba.ac.jp

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