TOP500トレンド 2013年11月

11月にTOP500が発表されて少し時間が経過したがさらなる解析をしてみよう。

TOP10のシステムについて6月との比較を表1に示す。

大きな変化はないが、スイスのPiz Daintが6位に浮上してきた。このシステムは前回42位であったが相当なシステム増強をしたことにより、6位に浮上してきた。その他については変化はなく、TOP10においてはIBM BlueGene/Qが4システムで前回と変わらず、アクセラレータ利用は4システム（Phi:2、NVIDIA:2）でこれも前回と変わっていない。

順位	2013年6月発表			2013年11月発表
1	Tianhe-2 NUDT/NUDT	中国	33,862,700	Tianhe-2 NUDT/NUDT	中国	33,862,700
2	Titan ORNL/Cray XK7	アメリカ	17,590,000	Titan ORNL/Cray XK7	アメリカ	17,590,000
3	Sequoia LLNL/IBM BGQ	アメリカ	17,173,224	Sequoia LLNL/IBM BGQ	アメリカ	17,173,224
4	K Computer RIKEN/Fujitsu	日本	10,510,000	K Computer RIKEN/Fujitsu	日本	10,510,000
5	Mira ANL/IBM BGQ	アメリカ	8,586,612	Mira ANL/IBM BGQ	アメリカ	8,586,612
6	Stampede TACC/DELL	アメリカ	5,168,110	Piz Daint CSCS/Cray XC30	スイス	6,271,000
7	JUQUEEN FZJ/IBM BGQ	ドイツ	5,008,857	Stampede TACC/DELL	アメリカ	5,168,110
8	Vulcan LLNL/IBM BGQ	アメリカ	4,293,306	JUQUEEN FZJ/IBM BGQ	ドイツ	5,008,857
9	SuperMUC LRZ/IBM iDataplex	ドイツ	2,897,000	Vulcan LLNL/IBM BGQ	アメリカ	4,293,306
10	Tianhe-1A NSCT/NUDT	中国	2,565,000	SuperMUC LRZ/IBM iDataplex	ドイツ	2,897,000

表1　TOP10前回との比較

TOP500全体としては理論最大性能がペタフロップスとなったのは前回の33システムから40システムに増加しており、着実にペタフロップス・マシンが普及している事が見える。今回ペタフロップスとなった７システムは、スイス：Piz Daint(6位)、アメリカ：Cascase(13位)、イギリス：Archer(19位)、アメリカ：Garnet(25位)、ドイツ：Max-Planck(31位)、日本：九大(36位)、アメリカ：RPI(38位)

アクセラレータを利用したシステムは53システムあり、全体の約1割となっている。（前回54システム）内訳は、AMD：2、Xeon Phi：12、NVIDIA：37、Phi&Nvidia：2

TOP500においては、毎回新たな高性能なシステムの出現により、既存システムは毎回ランクを落としたり、リストから消滅していく。今回新たにリストに掲載されたシステムは127システムあり、全体の約四分の一が入れ替わった事になる。その中でもランクを上げるシステムも存在している。今回ランクアップしたシステムは22システム存在した。ランクアップした上位システムは次のようなものがある。

システム	国名	今回順位	前回順位
Piz Daint	スイス	6	42
TSUBAME	日本	11	21
Pleiades	アメリカ	16	19
Garnet	アメリカ	25	88
RPI	アメリカ	38	76
Endevaor	アメリカ	43	71
Triolith	スウェーデン	79	96
Palmetto2	アメリカ	81	115
Airain	フランス	96	192
Tomado	ロシア	127	249

表2　今回ランクアップした主なシステム

最後にTOP500リストに入る最低ラインはRmaxで118 TFLOPS必要だった。(前回97 TFLOPS)

 

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日本のスパコン

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さて、日本の状況はどうだろうか？表3にTOP500中の日本のスパコンを示す。

順位	前回順位	機関名	システム	アクセラレータ	性能GFLOPS
4	4	理化学研究所	K Computer		10,510,000
11	21	東京工業大学	TSUBAME 2.5	NVIDIA K20x	2,843,000
24	20	IFERC	Helios		1,237,000
30	26	東京大学	Oakleaf-FX		1,043,000
36	新規	九州大学	HA8000-tc	NVIDIA K20/K20x+ Xeon Phi	905,370
54	47	電力中央研究所	SGI ICE X		582,100
57	50	KEK	SAKURA		536,633
58	51	KEK	HIMAWARI		536,633
73	62	筑波大学	HA-PACS	NVIDIA 2090	421,600
74	63	国立天文台	Aterui		420,400
108	新規	名古屋大学	PRIMERGY CX400	Xeon Phi	317,900
134	新規	筑波大学	HA-PACS TCA	NVIDIA K20x	277,100
152	118	核融合研	Plasma Simulator		253,000
155	121	京都大学	Camphor		251,700
162	124	東北大学金属研	SR16000		243,900
168	129	分子研	PRIMERGY CX250		237,900
178	138	通信会社	HP DL160		227,236
211	162	原研	BX900		191,400
229	178	IT企業	HP B460c		186,782
264	208	九州大学	FX10		166,700
272	213	東京大学物性研	SGI ICE 8400EX		161,800
311	新規	東京工業大学	TSUBAME-KFC	NVIDIA K20x	150,400
364	274	電力会社	IBM iDataPlex		139,255
378	283	京都大学	Laurel		135,400
443	319	通信会社	HP DL360p		126,446
459	335	金融企業	IBM xSeries		125,503
472	342	海洋研	Earth Simulator		122,400
476	345	北海道大学	SR16000		121,600

表3　TOP500中の日本のスパコン順位

今回の日本のエントリ数は前回の30から28に減少した。内訳は新規システムが4、リストから消えたシステムが6システムだ。新規のシステムでは、九州大学のHA8000-tcが本年11月より稼働、名古屋大学にはHPCI用に設置された552ノードシステムが設置されている。また筑波大学では同大学が進めているスパコン開発のプロトタイプがランクインした。東京工業大学のTSUBAME-KFCはコンテナ型の省電力システムで、GREEN500で首位のシステムだ。前回から消えた6システムは、九州大学のCX400システム（まだ運用中のようだが・・・）、JAXA FX1、JAIST Cray、東大T2K、東大医科研HA8000、理研RICCであった。

 

 

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国別対抗ランキング

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TOP500リストの各値を国別に集計してみると、その国のスパコンの傾向が見えてくる事がある。国としてスパコンに力を入れると、やはりそれは数字として現れる。何が見えてくるかは各回で異なるのだが、さて今回は何が見えてくるだろう。

 

国別エントリ数

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国名	今回エントリ数	前回エントリ数
アメリカ	264↑	252
中国	63↓	66
日本	28↓	30
イギリス	23↓	29
フランス	22↓	23
ドイツ	20↑	19
インド	12↑	11
カナダ	10↑	9

エントリ数のランキングは相変わらずアメリカー中国ー日本の順位であり、ヨーロッパは全体としてかなりのエントリを持っている事がわかるだろう。その中でインドが少しずつではあるが着実にエントリ数を増やしているようだ。今回エントリ数が増加した国は、アメリカ+12、カナダ+1、ドイツ+1、香港+1、インド+1、アイルランド+2、韓国+1、オランダ+1、スイス+1。逆に減少した国は、イギリス-6、中国-3、ロシア-3、日本-2、スウェーデン-2、フランス-1、イタリア-1、ポーランド-1、サウジアラビア-1、スペイン-1。

 

コア数

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国名	Core数(前回値)	伸び率	Acclerator Core数(前回値)	伸び率
アメリカ	9,837,537 (9,058,352)	+8.6% (+10.5%)	1,072,792 (884,351)	+21.3% (+23.9%)
中国	4,925,804 (4,818,068)	+2.2% (+200.2%)	2,978,392 (2,944,428)	+1.2% (+1325.7%)
日本	1,558,880 (1,386,354)	+12.4% (-0.2%)	247,800 (76,978)	+222.0% (+4.5%)
ドイツ	1,033,252 (939,626)	+10.0% (+7.4%)	9,240 (5,768)	+60.2% (0%)
フランス	720,416 (722,376)	-0.3% (+16.4%)	9,100 (9,380)	-3.0% (0%)
イギリス	627,120 (639,312)	-1.9% (+12.7%)	3,584 (5,952)	-39.8% (0%)
全体	20,720,693 (19,346,396)	+7.1% (+30.0%)	4,585,300 (4,131,481)	+11.0% (+248.5%)

 

前回は中国のTianhe-2の登場により、コア数は全体的に驚異的な伸びを示したが、今回は通常通りの平均した伸び率となったようだ。Tianhe-2のため、相変わらずアクセラレータのコア数では中国が断トツで1位である。日本は前回若干コア数が減少したが今回はコア数、アクセラレータコア数共に平均よりも伸びている。

その中イギリスのアクセラレータが減少しているが、これは単にシステムが入れ替わり以前のアクセラレータ搭載システムがエントリから消滅し、新たにアクセラレータを搭載したシステムがエントリしたために単にコア数が減少しただけだ。

 

システム性能

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国名	Rpeak GFLOPS (前回値)	伸び率	Rmax GFLOPS (前回値)	伸び率	実行効率
アメリカ	169,500,200 (152,700,502)	+11.0% (+18.3%)	118,261,596 (106,833,638)	+10.7% (+20.0%)	69.8% (70.0%)
中国	89,432,561 (85,176,357)	*5.0% (+274.3%)	48,549,093 (47,485,018)	+2.2% (+284.5%)	54.3% (55.7%)
日本	28,925,862 (24,500,641)	+18.0% (+4.9%)	22,472,218 (20,307,189)	+10.7% (+4.4%)	77.7% (82.9%)
ドイツ	16,426,807 (13,521,056)	+21.5% (+9.0%)	13,696,834 (11,351,754)	+20.7% (+11.5%)	83.4% (84.0%)
フランス	11,228,571 (10,880,921)	+3.2% (+37.9%)	9,489,912 (8,938,486)	+6.2% (+394.%)	84.5% (82.1%)
イギリス	11,380,215 (11,031,508)	+3.2% (+17.4%)	9,058,329 (8,082,237)	+12.1% (+11.3%)	79.6% (73.3%)
全体	364,558,528 (325,851,464)	+11.9% (+42.1%)	250,080,467 (223,654,338)	+11.8% (+37.9%)	68.6% (68.6%)

 

性能に関してもコア数同様に前回中国のTianhe-2の登場によって飛躍的に全体性能が増加したが、今回は理論性能で+11.9%、実行性能で+11.8%と落ち着いた伸びとなっている。

性能全体では理論性能で現在364 PFLOPSであり、 1EXA-FLOPSまではまだ時間がかかりそうだ。右欄に平均実行効率を示した。アクセラレータ付きが多いと基本的に実行効率は下がる。今回日本はアクセラレータを付加したシステムが増えたために実行効率も落ちている。

 

実行効率トップ10

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今回の500システム中で実行効率が高かった上位10システムは次の通り。

順位	国	機関名	システム	TOP500順位	実行効率
1	ドイツ	Universitaet Eriangen	Emmy – NEC LX2400	210	97.1%
2	アメリカ	SGI	SGI ICE X	387	96.6%
3	日本	原研	BX900	211	95.7%
4	ドイツ	T-Systems	CASE-2 SGI ICE X	159	95.3%
5	アイルランド	Irish Centre for High-End Computing	Fionn – SGI ICE X	358	95.2%
6	ドイツ	Universitaet Paderborn	OCuLUS	224	94.5%
7	アメリカ	TOTAL	Laure – SGI ICE X	140	94.5%
8	日本	海洋研	Earth Simulator	472	93.4%
9	日本	理研	K Computer	4	93.2%
10	イタリア	Centro Euro	IBM iDataPlex	316	93.1%

 

このリストから言える事は実行効率ではアメリカが独占しているという訳ではないということだ。もちろん中国も入っていない。首位はドイツのシステムだが、NEC社製だ。またTOP500上位のシステムはK computerしか入っていない。しかも日本製は4システムも10位 内に入っている。これは日本がいかにシステムの設計の技術力の高いかを伺える。もちろんSGI ICE Xも10位内に4システム入っている。

 

以上、今回のTOP500の状況を分析してみた。来年にはTOP500のベンチマークにHPCGと呼ばれる方法も導入され、LINPACKとHPCGの2つのリストが出てくる予定だ。次回2014年6月がどうなるか楽しみだ。