エクサスケール・プロセッサの増殖？いくつなら多過ぎるのか？

Bob Sorensen, Hyperion Research

整備されつつある世界のエクサスケール・システム開発計画と2020年から始まるほぼ継続的に展開される実際のシステムにより、1つのことが明確になってきた。ほとんどの主要開発計画では固有のプロセッサ技術を使用できるようにすることに重点が置かれている。ほとんどのHPCシステムが、最も一般的で最も容易に入手できる、または主に米国に拠点を置く商用プロセッサをトップ500リストのトップに達するのに十分な量で結合する本質的に大規模なクラスタであった時代は終わりのようだ。代わりに、エクサスケールの開発者は、いくつかの理由から、ますますプロセッサの基盤を内向きに探している。

	Bob Sorensen、Hyperion社の 研究技術のVPで 量子コンピューティング の主任アナリスト

中国では現在、少なくとも3つの主なエクサスケール・プロジェクトが走っている。今年利用可能予定のプリ・エクサスケールのプロトタイプのどれがエクサスケールへのアップグレードに選ばれるかまだ分かっていないが、それは中国固有のプロセッサをベースにしている。確かに、中国の3つのプロトタイプのそれぞれは、異なる、そして全くユニークな固有のプロセッサ設計を使用している。同様に、欧州連合（EU）の最近の発表では、初の欧州製HPCプロセッサとアクセラレータの設計と開発に時間を要するため、全体的なエクサスケール・スケジュールが少なくとも数年はずれてしまうことが明らかになった。

日本では、2022年に出荷予定のポスト京システムは、表面上はArmベースの設計であるが、実際には富士通によるユニークなチップ開発である。最後に、主に国家安全保障を担当している米国政府のサイトを中心とした米国の超大規模開発計画は、再びUSベースのプロセッサに向かうだろうが、恐らくねじ曲がっている。 A21システム（2021年にアルゴンヌ国立研究所に設置される予定の最初の米国エクサスケール・システム）は、インテルの新しいチップアーキテクチャを必要としている。

主に、ハイエンド向けのより多様化しHPC中心のプロセッサへの傾向はおそらく良いことだろう。 エクサスケールの性能を提供することは簡単なことではなく、単にCOTS [I]プロセッサを十分に積み重ねるだけでは簡単には得られない。ここでは、エクサスケールのワークロードの計算、メモリ、およびインターコネクトの要件に対処できる新しい設計では、目標となるエクサスケール・プロセッサが必要になりそうだ。

さらに、豊富な新しいプロセッサの設計は、新しい広範な機能が構築され、テストされ、評価され、その有効性に応じて広く採用されるか、廃棄されるかのように、最先端技術を進歩させる。最後に、エクサスケール・プロセッサの開発は、世界中の多くの新しいHPCデザイナーや開発者が、広範に構想されたアプリケーションやワークロードにわたって、単に革新的ではなく革新を考えるためにプロセッサ・レベルに達しているどの商業部門でも利用可能になる。

しかし、この傾向に欠点があるのではないかと疑問を呈している人もいる。。最も厄介な懸念事項は次のとおりだ。

• 無駄な労力の重複。
• 成功したアイデアやデザインの共有を妨げる、より閉鎖的な開発環境。
• おそらく最も重要なのは、ますます多様化する一連の難解な命令セットやアーキテクチャ上の偏心に対応する必要がある。HPCソフトウェアスタック全体に及ぼすマイナスの影響である。

このような多様なプロセッサ開発が、少なくとも汎用プロセッサ・セクタと比較して、限られた市場潜在力を持つカスタム・プロセッサの設計、製造および供給の全体コストに及ぼす影響は不明である。事実、エクサスケール・システムおよびそれ以降のコストは、これらの新しいプロセッサベースの開発に関連するコストによってますます追い詰められ、その後制限される可能性がある。

最後に、技術的問題ではなく地政学的問題な懸念もある。確かに、これらのエクサスケール・プロセッサ・イニシアチブの多くは、単に国産のコンポーネントの安定した供給を確保する方法としてではなく、むしろチップの外国への依存を減らす方法として推進されているのだ。多くのもっともな懸念が、この見方を強化するために役立つ。それは、過去にもあったように、将来において米国の輸出管理政策が海外のHPCメーカーへの重要なプロセッサの供給を遮断すること。各国政府がデータセキュリティの全体的な方針を再考するようにしているプライバシーとデータセキュリティの問題の懸念が高まっていること。世界的なプロセッサの意図的または不注意による不均一な供給のために、世界的なエクサスケール競争に取り残されることへの基本的な心配がある。

結局のところ、このエクサスケール・プロセッサの普及の傾向は混在している。 確かに、このセクタでは、今日の光を見たことのない、面白くて革新的で、率直に実験的なプロセッサデザインが得られるだろう。 また、より多くの人々がエクサスケール・プロセッサのためのより多くのオプションとデザインを検討し、HPCメーカーはエクサスケール製品に最適なプロセッサを選択する可能性がある。 しかし、技術的および政治的の両方がチェックされていないため、このセクタはほんの少しの断片化を受けることはない。 国産プロセッサに対するこの新しい重点が解決するよりも多くの問題を作り出すならば、それは残念なことだ。エクサスケール・コンピューティングはすでに十分に難しい。

著者略歴：Bob Sorensenは、Hyperion Researchの研究技術担当副社長です。 彼はまた、Hyperion社で量子コンピューティングに焦点を当てている。

[i]商用オフザシェルフ（COTS）