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NEC、x86とベクトルプロセッサを組み合わせた新型スパコン「SX-Aurora TSUBASA」

2017年10月25日(水)日川 佳三(IT Leaders編集部)

NECは2017年10月25日、ベクトル型スーパーコンピュータ「SXシリーズ」の最新機種で、現行機「SX-ACE」の後継となる新型コンピュータ「SX-Aurora TSUBASA」を発表した。2017年2月以降、順次出荷する。ハードウェアは、PCI Express接続型のベクトル演算エンジンを汎用のPCサーバーに装着したものであり、x86向けに開発したコードを専用コンパイラで再コンパイルするだけで動作させることができる。

写真1●PCI Express接続のベクトルエンジンを手にする、NECで執行役員常務を務める福田公彦氏写真1●PCI Express接続のベクトルエンジンを手にする、NECで執行役員常務を務める福田公彦氏
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 SX-Aurora TSUBASAは、NECのベクトル型スーパーコンピュータであるSXシリーズの新型機である。最大の特徴は、ベクトルプロセッサとメモリーを搭載したベクトル演算ユニット「ベクトルエンジン」を、PCI Express接続型の拡張カードの形状とし、汎用のx86サーバーに搭載して動作するようにしたことである。

 OSはLinuxが動作する。ユーザーから見れば、Linuxが動作する通常のx86サーバーとして使える。アプリケーションも、x86向けに書かれたコードがそのまま利用できる。付属している専用のコンパイラ(Fortran、C、C++)を使って再コンパイルするだけで、ベクトルエンジン上で動作するアプリケーションが得られる。

図1●ベクトルプロセッサとx86サーバーを組み合わせた(出所:NEC)図1●ベクトルプロセッサとx86サーバーを組み合わせた(出所:NEC)
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図2●x86向けコードを再コンパイルしたプログラムを丸ごとベクトルプロセッサ上で実行する(出所:NEC)図2●x86向けコードを再コンパイルしたプログラムを丸ごとベクトルプロセッサ上で実行する(出所:NEC)
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 コンパイルしたプログラムを、丸ごとベクトルエンジン上で実行する仕組み。このため、ベクトルエンジンを使うためのコーディングは不要である。これに対して、SXシリーズとは異なるスーパーコンピュータの方式の1つであるGPUアクセラレータなどの場合は、処理の一部を拡張カード側にオフロードする仕組みであり、アクセラレータを意識したコーディングが必要になる。

 SXシリーズのようなベクトル型スーパーコンピュータの特徴は、メモリー性能が高いことである。SX-Aurora TSUBASAでは、メモリーのバンド幅はプロセッサ当たり1.2TB/秒にもなる。メモリー性能が高いことから、大容量データを一括処理する大規模シミュレーションなどの用途に向く。SXシリーズの代表的な事例に、海洋研究開発機構の地球シミュレータがある。

図3●メモリー性能を要求する大規模シミュレーションなどのアプリケーションにベクトルプロセッサを使う(出所:NEC)図3●メモリー性能を要求する大規模シミュレーションなどのアプリケーションにベクトルプロセッサを使う(出所:NEC)
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 メモリー性能を要求する分野のアプリケーションにはベクトル型スーパーコンピュータを使い、メモリー性能への要求が低く、純粋に演算コアを増やすだけで分散処理による性能の向上が得られる分野のアプリケーションにはGPUコンピューティングを使う、といった使い分けができる。

 ベクトルエンジン1枚の性能は以下の通り。カード1枚に1個のベクトルプロセッサ(8コア)を搭載する。1コア当たりの性能は、倍精度浮動小数点演算性能(DP)が307ギガFLOPSで、単精度浮動小数点演算性能(SP)が614ギガFLOPS。メモリー帯域は150GB/秒。8コア全体では、DPで2.45テラFLOPS、メモリー帯域は1.2TB/秒になる。

 2013年に発表した既存機種「SX-ACE」との性能比較では、単一プロセッサ当たりの性能が10倍になり、同一性能では設置面積が10分の1に、消費電力が5分の1になった。価格当たりの性能も10倍から15倍になったとしている。

 SX-Aurora TSUBASAは、搭載するベクトルエンジンの数に応じて、1枚を搭載するタワー型のエントリーモデル「エッジモデル」(A100-1)、最大2枚、最大4枚、最大8枚まで搭載できるラックマウント型の「オンサイトモデル」(A300-2、A300-4、A300-8)、最大64枚まで搭載できる「データセンタモデル」(A500-64)を用意している。

図4●ベクトルエンジンの搭載数に応じて1枚(タワー型)から最大64枚(専用ラック)までを揃えた(出所:NEC)図4●ベクトルエンジンの搭載数に応じて1枚(タワー型)から最大64枚(専用ラック)までを揃えた(出所:NEC)
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写真2●SX-Aurora TSUBASAの外観(1Uラックマウント型のモデル)写真2●SX-Aurora TSUBASAの外観(1Uラックマウント型のモデル)
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 最小構成価格(8%消費税込み)は、エッジモデルのA100-1と、オンサイトモデルのA300-2、A300-4、A300-8が、170万円から。データセンタモデルのA500-64が、1億2000万円から。出荷時期は、タワー型(A100-1)と1Uラックマウント型(A300-2、A300-4)が2017年2月、4Uラックマウント型(A300-8)が2018年度第1四半期、専用ラック(A500-64)が2018年度第2四半期。販売目標は、今後3年間で1000億円。

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