SKA EWG
2016.10.5
国立天文台 河野裕介 (SKA-JP EWG：：バックエンド班)

内容• 日本の参加候補• 通信SADT• 相関器（今回）
CSPSKA1 LOW
• 512 Station• ~20 Gbps/station

SKA1 MID• 200 station• ~90 Gbps/station

低コスト
低消費電力
高信頼性

CSP参加者
多数の研究機関、メーカー

Canada•NRC (Lead)
•MDA
•
CITA
Australia•
CSIRO•
Swinburne•
ICRAR•
NVIDIA•CISCONew Zealand•
AUT•
Compucon•Open Parallel•
U of Auckland•
Massey U•
NyriadJPL (US)IBM (Switzerland)

Netherlands•ASTRON•JIVE•
NLeSCUK•
Manchester•
STFC•
U of Oxford
Italy•INAF•
Selex ESIndia•
NCRA•
NVIDIAGermany•
Max Planck IfRSpain•
UPMadrid

20.7 M€
130 FTE-yrs

14 signatories
9 countries
Loop+2015

5MID CSP 仕様•••••254 アンテナ（32kベースライン）
one dual-polarization beam,
2.5 GHz/polarization
Maximum baseline ~200 km.
積分時間• 1.6秒（BL<10km）• 0.08秒（BL≧10km）

256k-FFT–60dBスペクトルリーク (-30 dB 隣接ch)
1.5% coherence loss
Maximum un-calibrated systematic amplitude and phase variations areTBD.
• Provide for 50 pulsar phase bins, with bin width as narrow at 1 msec••••

EWGCSP Technical DescriptionPower MX
共通FPGA/ASIC/CPU/GPU プラットフォーム• カナダ主導• FPGA 14nm

外部IO
– 10GbaseT, SFP+内部IO
– SNAP12

8.2 M€ (hardware)– MIDのみ＠PDR, Dec 2014•

https://safe.nrao.edu/wiki/bin/view/NGVLA/NGVLAWorkshopApril2015

CSP Technical Description

6日本の参入？
• SKA2（建設２０２３-）からSKA1に比べて局数 10倍
基線100倍→相関器は新規設計だろう

PAFが導入されればさらに3000倍・・・

ちなみにアンテナはSKA2＝SKA1

CSP/相関器• SKA1 演算負荷 LOW（MIDも同様）
• F部
• X部

10415

CSPは乗算器

TMACS/sec
TMACS/sec

40倍
SKA1で

プロセッサの進化• ムーアの法則の限界近い？

分散型計算機• SKA1= 52 Modules• SKA2= 5200 Modules?
• No Mooreの場合。
• PAFでさらに3000倍

LARGE-N CORRELATORのスイッチ• 10G, 40G イーサハブ、バックプレーン• KOCZ+2015• Foster＋2013• Parsons+2009

分散型計算機• ビットレート（予想）
• In
• Out

90 Tbps
500 Tbps• パケットスイッチングだけで日本総発電量の1/10・・・。

低消費電力スイッチ• 光スイッチ• パケットスイッチしない
PLZTスイッチ

Yamanaka et al 2011

光トランシーバー• 低消費電力光トランシーバー• PETRA/NEDO• 超低消費電力IOコア

冷却？
• SKAは水冷のようだ• PUE (Power Usage Effectiveness)• PUE =

IT機器

＋ 冷却
IT機器

・・・１が理想的

https://www.chalmers.se/en/centres/GoCAS/Events/ALMA-DevelopersWorkshop/Documents/Knee%20%20Current%20developments%20in%20the%20NRC%20correlator%20program.pdf

油没
自然大気

• 東工大 TSUBAME-KFC• スパコンの電力効率ランキング
Green500, Green Graph 500の両方において世界一位• PUE＝1.15

冷媒油35~45℃• Facebookは PUE1.06らしい

冷媒油 35~45℃

ファンは故障し、ほこりを集める
http://www.el.gsic.titech.ac.jp/~endo/publication/endo-hokke13-slides.pdf
http://www.pc-master.jp/mainte/cleaning.html

SKA2/CSP• 光スイッチ• 光IOコア

• 油没

実績？

CPU Base (NiCT/NAOJ)
Oyama et al, 2012
Oyama et al, 2016

SKAの議論をしている様子

FPGA base(KASI/NAOJ)
Oh et al, 2011気球気密計算機 熱制御
土居:カシオ財団2014
河野:稲盛財団2015
HPC (NAOJ/CFCA)

antennas N2562048
3264
bandwidth B Hz
5.00E+10 7.00E+07 8.00E+09 8.00E+09
channels C
262,144 14,000 16,384
8,192
Computation rates
Rf1
FIR/s
1.02E+14 1.15E+12 2.05E+12 4.10E+12Rf2
BF/s
1.15E+14 9.87E+11 1.79E+12 3.33E+12Rx
CMAC/s 6.55E+15 5.87E+14 1.64E+13 6.55E+13512
3.00E+0865,536

ngVLA• 相関能力10倍• SKA1 MID• 30M$• SKA1MIDは 8M€• NET-FPGAベース?

Rf1
Rf2Rx

1.23E+121.23E+121.57E+14

RatiosNGVLA/ NGVLA/ NGVLA/JVLAALMA SKAmOrig
FIR/s
50.00
25.00
10.08
BF/s
64.29
34.62
10.08
CMAC/s400.00 100.00
10.16

https://safe.nrao.edu/wiki/pub/NGVLA/NGVLAWorkshopApril2015/ngVLA_correlator_Werthimer_Hickish.pptx

5.00E
65,

7.88E
7.88E
3.88E

SKA参入の障壁？
サイエンスユーザー？

技術あるか？

大丈夫。

少なくともCSP,SADTなどSKA2から入れる分野ある。
どうせやるならSKA2のCenterを担おう！
また、単に海外製品を購入するだけではない。

TMTがあるからだめ？

SKA2なので大丈夫
2016
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2018
2019
2020
2021
2022
2023 SKA2建設st2024 SKA2 2024~2025

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Yes, I would love to!

Nov 2015

AADC - LFAA

Vaate+2015

SKA参入の障壁？
値段が高すぎる。

・・・。