NERSCで「エジソン」が研究の火を灯す

Tiffany Trader

ローレンスバークレー国立研究所にある国立エネルギー研究科学計算（NERSC）センターは、有名なアメリカの発明家、Thomas Alva Edisonに敬意を表して名付けCray XC30スーパーコンピュータ「Edison」を受諾した。

その重要で画期的な出来事は、NERSCがちょうど科学的進歩の40周年記念として生じ、NERSCディレクターのSudip Dosanjhにコメントするように促す：「私たちがNERSCの40周年記念を祝うように、過去40年間に渡る私たちの基本理念、科学のサービスとしてのコンピューティング、を具現化するシステムのEdisonを捧げることにより、今年のスタートに全く相応しいことです。」

Edisonは、2.4 Petaflopsのピーク計算出力を持っているが、NERSC職員は、実際のアプリケーション上でのマシンの持続的な性能を強調したい。NERSCの5000名の研究者は、他の全てのDOE部局の科学コンピューティングセンターの生産性を上回る、毎年平均1,700の査読研究論文を公開する。

NERSCの研究者の多様なコミュニティのための生産的な科学を支援にしたがって、Edisonはデータ分析作業が成長する組織と同様に伝統的なモデリングとシミュレーションワークロードの両方に対応するように構築・構成された。

HPCwireとの以前にインタビューで、NERSCの運用補佐でEdison調達リーダーのJeff Broughtonは、NERSCのユーザーコミュニティは、「高いスループットと単一ノードの性能に焦点を当てて、データ集約型コンピューティングの大きな増加」を確かめていることを報告した。したがって、センターは「従来型HPCへの支援を続けながら、データ集約型アプリケーションのニーズを満たす」ことが出来るようなシステムが必要だった。

変化するパラダイムを追跡しながら、ディレクターのDosanjhは、歴史的にNERSCがそのデータの大部分を移出していることを説明したが、その状況は反転している。NERSCは、依然他のサイトへ大規模シミュレーションからのデータを送信しているが、NERSCが現在純輸入国であるようにより多くの実験データが出入り口に来ている。センターは、各月にPetabyteのデータを取り込み、その多くは生命科学、気候と高エネルギー物理学に関連している。

この混合モード機能を成し遂げることは、システム設計でのバランスのとれたアプローチが求められる。複雑な現象をシミュレートし、モデル化することは、常に計​​算の限界へ挑んでいる。このようなワークロードは、多数の密結合プロセッサの恩恵を受けるが、必ずしも多くのCPUあたりのメモリを必要としない。ゲノム配列決定や新素材の探索のようなデータ解析の問題は、一方で、ノードあたりより多くのメモリでよりよく実行される。一度、分析ワークロードが小型クラスタに適合していたが、データ負荷の増加に伴って、彼らはより小型なマシンよりも大きくなっている。

「Edisonのようなコンピューティングリソースを持っている場合、それは異なるクラスの問題を実行するために柔軟性を伴い、そしてそれがハイスループットゲノム配列決定や高並列気候シミュレーションであったとしても、当面の問題にシステムの全能力を適用することができます。」とBroughtonは説明する。

アプリケーションタイプを横断して最適な結果を保証するために、データ移動を制約することはできない。その点のために、Cray XC30マシンは高速インターコネクトや、非常に高いメモリバンド幅だけでなく、ノードごとに大量のメモリが装備されている。また、ファイルシステムとディスクシステムに非常に高い入出力速度(毎秒140Gigabytes)を有する。

「データ移動は、NERSCで稼働する600のコードの大部分の制限要因です。」とDosanjhは4月にHPCwireに話した。「浮動小数点ユニットは、しばしばデータが到着するのを待つためにアイドル状態になります。多くのコードは、浮動小数点演算を実行する総実行時間の数パーセントを費やし、残りの時間はメモリにアクセスしたり、メモリアドレスを計算することに費やされます。Edisonは、NERSCで非常に広い範囲の科学コードを実行するために非常に効果的なプラットフォームとなるでしょう。」

Edisonの公式な落成式は、2月5日にエネルギー省のローレンスバークレー国立研究所(バークレー研)で開催された。

ここで、システムの仕様の概略は次の通りである：

• 332 Terabytesのメモリ
• 2.39 Petaflopsのピーク性能
• 124608プロセッシングコア
• 462 Terabytes/秒グローバルメモリバンド幅
• 11 Terabytes/秒のネットワークセクション間バンド幅
• 7.56 Petabytesのディスクストレージ
• 163 Gigabytes/秒のI/Oバンド幅