후가쿠 (슈퍼컴퓨터)

후가쿠는 일본 고베시 이화학연구소 계산과학연구센터의 페타스케일 슈퍼컴퓨터이다. 2014년에 K 컴퓨터의 후속기로 개발을 시작하여 2020년에 첫 선을 보였다. 후지산의 다른 이름에서 따온 이름이다.

2020년 6월 TOP500 목록에서 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 되었으며 이를 달성한 최초의 ARM 아키텍처 기반 컴퓨터가 되었다. 이 당시 혼합 fp16/fp64 정밀도 HPL-AI 벤치마크를 사용하여 1.42 엑사플롭스를 달성했다. 2021년에 정식 운영을 시작했다.

후가쿠는 2022년 5월 프론티어에 의해 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 자리를 내주었다.

 하드웨어 
이 슈퍼컴퓨터는 후지쯔 A64FX 마이크로프로세서로 제작되었다. 이 CPU는 ARM 버전 8.2A 프로세서 아키텍처를 기반으로 하며 슈퍼컴퓨터를 위한 스케일러블 벡터 확장을 채택하고 있다. 후가쿠는 K 컴퓨터보다 약 100배 더 강력한 성능(즉, 1 엑사플롭스의 성능 목표)을 목표로 했다.

후가쿠의 초기(2020년 6월) 구성은 후지쯔의 독점적인 토러스 퓨전 인터커넥트를 사용하여 연결된 158,976개의 A64FX CPU를 사용했다. 2020년 11월 업그레이드로 프로세서 수가 증가했다.

 소프트웨어 
후가쿠는 IHK/McKernel이라는 "경량 멀티 커널 운영체제"를 사용한다. 이 운영체제는 리눅스와 McKernel 경량 커널을 동시에 나란히 실행한다. 두 커널이 실행되는 인프라를 이기종 커널용 인터페이스(IHK)라고 부른다. 고성능 시뮬레이션은 McKernel에서 실행되며, 리눅스는 다른 모든 POSIX 호환 서비스에 사용할 수 있다.

후가쿠는 병렬 스토리지를 컴퓨팅 노드에 제공하기 위해 3계층 스토리지 시스템을 사용한다. 첫 번째 계층인 LLIO 스토리지는 후지쯔와 이화학연구소가 공동 개발한 NVM 기반 파일 I/O 가속기로, 낮은 지연 시간으로 임시 데이터를 저장하기 위해 작업별 스토리지 기반으로 컴퓨팅 노드에 할당된다. LLIO 시스템은 러스터 소프트웨어 기반의 디스크 기반 스토리지를 사용하여 대규모의 영구적인 고성능 파일 시스템을 제공하는 두 번째 계층인 후지쯔 엑사스케일 파일 시스템(FEFS)으로 데이터를 주고받으며, 자주 액세스되지 않는 대량의 데이터를 저장하기 위해 테이프 기반 아카이브를 사용한다.

시스템 소프트웨어 외에도 이 슈퍼컴퓨터는 여러 벤치마크를 포함한 다양한 응용 프로그램을 실행했다. TOP500에서 사용되는 주류 HPL 벤치마크를 실행한 결과, 후가쿠는 페타스케일 수준이며 엑사스케일에 거의 절반에 도달했다. 또한 후가쿠는 HPL-AI를 포함한 최소 세 가지 다른 벤치마크에서 세계 기록을 세웠다. 2.0 엑사플롭스에서 시스템은 벤치마크에 대한 엑사스케일 임계값을 초과했다. 해당 벤치마크에 대한 설명은 다음과 같다.

 성능 
후가쿠의 초기 보고된 성능은 TOP500에서 사용되는 FP64 고성능 LINPACK 벤치마크의 Rmax 416 페타플롭스였다. 2020년 11월 프로세서 수 업그레이드 후, 후가쿠의 성능은 Rmax 442 페타플롭스로 증가했다.

2020년에 후가쿠는 Graph500, HPL-AI, HPCG 벤치마크를 포함하여 다양한 워크로드에서 컴퓨터를 테스트하는 다른 순위에서도 상위권을 차지했다. 이전의 어떤 슈퍼컴퓨터도 이 네 가지 순위에서 동시에 1위를 차지한 적은 없었다.

하드웨어 업그레이드 후, 2020년 11월 현재, "후가쿠는 새로운 혼합 정밀도 HPC-AI 벤치마크에서 성능을 2.0 엑사플롭스로 늘려 6개월 전 기록했던 1.4 엑사플롭스 기록을 갱신했다. 이는 어떤 유형의 하드웨어에서도 어떤 정밀도에서도 1 엑사플롭스를 초과하는 최초의 벤치마크 측정값이다." (42% 증가) 흥미롭게도 Arm A64FX 코어 수는 4.5%만 증가하여 7,630,848개가 되었지만, 해당 벤치마크에서 측정된 성능은 훨씬 더 많이 증가했고(이 시스템은 GPU와 같은 다른 컴퓨팅 기능을 사용하지 않는다), TOP500에서는 6.4% 증가하여 442 페타플롭스로 새로운 세계 기록을 세웠다. HPCG 벤치마크의 경우, 16.0 HPCG-페타플롭스로 2위 시스템인 서밋보다 5.4배 빠르다. 서밋은 TOP500에서도 2위를 차지했다.

2020년 11월 현재, 후가쿠의 성능은 TOP500 목록의 다음 4개 슈퍼컴퓨터의 성능을 합친 것보다 뛰어났고, HPCG 벤치마크에서 상위 10개 컴퓨터 중 나머지 컴퓨터들을 45%의 차이로 앞섰다.

 역사 
2019년 5월 23일, 이화학연구소는 슈퍼컴퓨터의 이름이 후가쿠로 명명될 것이라고 발표했다. 2019년 8월에는 후가쿠의 로고가 공개되었는데, 이 로고는 "후가쿠의 고성능"과 "다양한 사용자 범위"를 상징하는 후지산을 묘사하고 있다. 2019년 11월, 후가쿠의 프로토타입은 그린500 목록에서 1위를 차지했다. 이화학연구소 시설로 장비 랙 선적이 2019년 12월 2일에 시작되었으며, 2020년 5월 13일에 완료되었다. 2020년 6월, 후가쿠는 IBM 서밋을 제치고 TOP500 목록에서 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 되었다.

후가쿠는 코로나19 범유행과 관련된 마스크 연구에 사용되었다.

2023년, 후가쿠는 도쿄 공업대학, 이화학연구소, 후지쯔 및 도호쿠 대학에서 일본어 생성형 AI 모델 개발에 사용되었다.

 비용 
2018년 닛케이는 이 프로그램에 1,300억 엔(약 10억 달러)이 소요될 것이라고 보도했다.

 비교 
+TOP500 1위 컴퓨터들의 성능 및 비용 비교 차트이름시작 연도종료 연도 성능(페타플롭스)이는 FP64 정밀도의 LINPACK 벤치마크를 사용한 TOP500 Rmax 측정치에 기반한다. 비용(백만 미국 달러)
(물가상승률 미조정)TOP500 순위CPU/GPU 공급업체CPU운영체제후가쿠2020—4421213이는 단순히 기계만을 위한 것이 아니라 기술 개발을 포함한 총 프로그램 비용이다.2020년 6월 ~ 2021년 11월 1위 후지쯔 A64FX 리눅스 (레드햇 8) 및 McKernel서밋2018—1483002018년 6월 ~ 2019년 11월 1위IBM, 엔비디아POWER9, 테슬라리눅스 (레드햇)시에라2018—942018년 11월 ~ 2019년 11월 2위선웨이 타이후라이트2016—932802016년 6월 ~ 2017년 11월 1위NRCPCSunway SW26010리눅스 (레이즈)K201120191010452011년 6월 ~ 2011년 11월 1위후지쯔SPARC64 VIIIfx리눅스

 같이 보기 
 ARM 슈퍼컴퓨터
 오로라 (슈퍼컴퓨터)
 프론티어 (슈퍼컴퓨터)
 가장 빠른 컴퓨터 목록
 서밋 (슈퍼컴퓨터)
 TOP500

 각주 

 외부 링크 

 사토시 마쓰오카 - 모두를 위한 슈퍼컴퓨팅, SIAG_SC (2022년 6월 28일) (일반 대중을 위한 후가쿠 강연)
 후가쿠 가상 투어

분류:2020년 과학
분류:64비트 컴퓨터