世界最速スーパーコンピュータ「京」ってなぁに？

スーパーコンピュータ「京」って何でしょう？

足し算，掛け算がすごく速いコンピュータ
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1秒間に10 回の計算ができる
10,000,000,000,000,000 = 1京（1兆の1万倍）
70億人が1秒間に1回計算しても17日
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京速コンピュータ「京」を知る集い in 名古屋

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「京」はどれくらい速いのか？

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大気の流れ．．．大気大循環モデル

動画

提供：AORI/NIES/JAMSTEC/MEXT
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スーパーコンピュータで何ができるか？
計算機シミュレーション．．．
自然現象（大気の流れや地震）や構造物（ビルや橋梁）の動きを方程式で表し，その方程式の答えを計算機によって求めること．

計算により，対象物を拡大/縮小したり，時間をスロー/早送りすることにより，目で見えないもの，実験や観測が不可能な現象を，人間の目で見られるようにすることができる．
天気予報（大気大循環シミュレーション）薬の開発（ドラッグデザイン）
宇宙の進化など

足し算や掛け算がたくさん必要なので，性能の高い計算機が必要．
→ スーパーコンピュータ
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4大気大循環シミュレーション
格子間隔を短くする（解像度を高くする）と，より現実に近くなる．
プログラムの中の足し算や掛け算が多くなる．

（赤道上 125km格子）
2012/1/28（赤道上 10km格子）

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パソコン，PC（＝パーソナルコンピュータ）
文書作成（ワープロ），電子メール，Webブラウザ，ゲーム．．．

ひとつのパソコン（CPU)の計算速度を速くすることが必要．
でも，CPUの微細加工技術は限界に近づいている．
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「京」のCPU（プロセッサ）
SPARC64 VIIIｆｘ（45ナノメートル半導体プロセス【富士通製】）
仕 様
CPU性能

128GFLOPS（16GFLOPSx8コア）

コア数

8個

浮動小数点演算器構成（コア当り）

ピーク性能：
128ギガフロップス（1秒間に1280億回の演算性能）動作周波数：2GHz
チップサイズ： 22.7mm x 22.6mm
トランジスタ数： 760 M トランジスタ
消費電力：58W（水冷30℃）

積和演算器：2×2個（SIMD）（逆数近似命令： SIMD動作）
除算器：2個
浮動小数点レジスタ（64ビット）：256本
グローバルレジスタ（64ビット）：188本

キャッシュ構成

1次命令キャッシュ：32KB （2way）
1次データキャッシュ：32KB （2way）
2次キャッシュ：6MB（12way），コア間共有

メモリバンド幅

64GB/s （0.5B/F）

45ナノメートル半導体技術のすごさ！
東京ドームにおよそ0.5mmの電気配線を引くのと等価な技術

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7みんなで力を合わせれば．．．
たくさんの計算を一人でやるよりも，皆で分担すれば直ぐに終わる．
掛け算１個に１秒かかる（1FLOPS）とすると，100問を一人で解けば，100秒（＝1分40秒）かかるが．．．
100問を100人で解けば，1秒で出来る．

ひとつのパソコンで計算するよりも，一度にたくさんのパソコンを使った方が速く計算が出来るはず．

並列計算
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「京」をパソコンと比較すると「京」＝パソコンの数十万万台に匹敵

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9並べただけではダメ．．．
並列計算ではパソコン同士のデータの交換が必要
パソコンをつなぐ技術 → インターコネクト技術

データ

データ

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数十万台のパソコンをつなぐ技術が必要

Tofu : 6次元メッシュ・トーラス

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システム構成概要

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「京」のシステム構成

システム全体
計算ラック×864（CPU: 82,944個）

計算ラック群
計算ラック

計算ラック×8
1京回/秒＝10ペタフロップス
1PB以上

システムボード×24
IOシステムボード×6

システムボード
計算ノード×4

98.4兆回/秒12TB

計算ノード
CPU×1
ICC×1
メモリ
12.3兆回/秒
1.5TB

1280億回/秒
16GB
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5120億回/秒
64GB

CPU間の接続
3次元トーラス
ケーブル： 約200,000本，約1000km
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132期連続世界一になりました！

LINPACKで．．．1秒間に10510兆回の計算

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LINPACKって？
2元連立一次方程式大規模な連立一次方程式がどれくらい速く解けるか？
11,870,208元の連立一次方程式を29.5時間かけて解いた．
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世界のスーパーコンピュータ開発
ピーク性能

「京」

我が国のスパコン性
能は，「京」が7年ぶりに第1位（2011年6月）を奪還．2011年11月に２期連続第１位を獲得．
米国は，軍事利用を中心に産業，科学技術・学術研究での利用のため，複数の大規模プロジェクトを並行して推進
中国がスーパーコンピュータの開発で力をつけてきている．
昨年（2010年）11月には，国防科学技術大学（NUDT）の天河1A（Tianhe-1A） が，TOP500で世界第1位になった．

日ASC計画
Sequoia

中設置済

Cyber Infrastructure計画

Blue Waters

計 画
Pleiades計画
Pleiades米国が開発を加速
天河1A
ASC計画
Road Runner

1ペタ星雲

HPCS計画PERCS

ＮLＣＦ計画

BlueGene/L

Jaguar
ASC計画
BlueGene/P

ASC 計画
Purple

ASC計画
Red Storm

地球シミュレータ２（海洋機構）

地球シミュレータ（海洋機構）
ASC計画
Q
ASC計画
White

ASC計画
Red

(注)
・ASC計画：Advanced Simulation and Computing計画（米国エネルギー省）
・NLCF計画：National Leadership Computing Facility計画（米国エネルギー省）
・HPCS計画：High Productivity Computing System計画（米国国防省）・Cyber Infrastructure計画：米国科学財団
・Pleiades計画：米国航空宇宙局

1テラ(兆速)CP-PACS(筑波大)[年]

数値風洞(航技研)'94

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米'96

'98

'00

'02

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'04

'06

'08

'10

'12

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スーパーコンピュータ「京」の施設
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）
ポートアイランド南駅より徒歩約3分，JR新神戸駅から25分

神戸
今年７月から「京コンピュータ前」駅に改名※ それ以前は，「ポートアイランド南」駅と言っていた

東京
東京から西に450km

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施設の配置

研究棟
計算機棟

熱源機械棟
特高施設

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施設のしくみ研究棟

計算機棟• 地上6階，地下1階（鉄骨造り）• 建築面積 ~1,800m2， 延床面積 ~9,000m2• 地上3階，地下1階（鉄骨造り）• 建築面積 ~4,300m2，延床面積 ~10,500m2

50m×60mの無柱の大空間

熱源機械棟（面積 1900m2）
蒸気吸収式
冷凍機
x4
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ターボ型
冷凍機
x3

特別高圧変電施設 （面積 200m2）
CGS
(5MW)
x2

30MW
77,000V（受電）→ 6,600V

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施設の特徴耐震性
研究棟及び計算機棟は免震構造．積層ゴムによる免震装置を49か所設置．振動を素早く抑える鉛ダンパーや鋼性U型ダンパーを設置
耐震グレードはSグレード（震度６強レベルの大地震が起きても主要な機能を確保）

積層ゴム

鉛ダンパー

U型鋼性ダンパー

計算機室構造設置レイアウトの自由度の確保，均一配置，スパコンの相互接続時の通信ケーブル長の短縮化に対応するため，計算機室は無柱．
約200,000本のケーブル，約1,000km
計算機設置フロアの床耐荷重は平均約1 トン/m2

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ご清聴ありがとうございました

A photo in the early evening

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