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　天文シミュレーション専門のスーパーコンピュータ「GRAPE」について、牧野淳一郎氏が語るということで、YLUGのカーネル読書会に参加した。以下、営業系サラリーマンの受講メモ。

追記2007-12-20：さっそくビデオが公開されました。

• 計算天文学とは
  • 天文学は基本的に実験ができず、観測する学問
  • 計算機でシミュレーションして実験

• 計算機の能力
  • 東大センターと比較して、だいたいいつも1/10ぐらい
  • 次期システム 6Tflops
  • ベクトル部分：SZ-9、スカラー部分：Cray XT4

• XT4のスケーラビリティは非常によい
  • が、4 coreでの性能は未知数
    • メモリバンド幅があまり上がっていないので、そこがネックになる可能性も？

• XT4
  • ネットワークがとても速い
  • ほかのPCクラスタ買うより安い
  • でも普通のPCのだいたい10倍ぐらいする

• GRAPEとは
  • 重力多体問題
    • 遮蔽がないのですべての点を計算しなくてはならない
    • そこだけ速くする電子回路（計算機というより）
  • 近田提案
    • 5素子の電波望遠鏡を処理する
    • 決め打ちで電子回路を作る

• GRAPE-1（1989年）
  • 固定16bit→対数8bit→固定32bit→固定48bit

• ホストのGPIBインターフェイスの性能が出ない
  • Sony NEWS
  • PC-9801から移したら、CPUは速くなったがI/Oが遅くなった
  • ユーザープロセスからGPIB制御チップをいじり回すプログラムを書いた
    • すべてのレジスタをユーザー空間から見えるようにして制御
    • OSのオーバーヘッドなし
    • 本当はマルチタスクOSでやってはいけない手（笑）

• Q：「20万円でスーパーコンピュータ〜」の本はどれだけ正確？
  • A:伊藤氏の見た部分については客観的に書かれている

• GRAPE-2（1990年）
  • GRAPE-1と平行開発
  • 普通に浮動小数点演算
  • 名目ピーク値に近い数字が出る

• GRAPE-3（1991年）
  • GRAPE-1相当の回路を1チップ化
  • 数十倍の性能

• GRAPE-4（1995年）
  • GRAPE-2相当の回路を1チップ化
  • そのチップを1,792個
  • 1.1Tflops

• GRAPE-6（2002年）
  • 64Tflops
  • バックエンドのGRAPE側でネットワーク構成を工夫
  • パイプラインLSI
  • Intelチップは0.1%が演算機能、GRAPEは90%が演算機能

• Q：GRAPE-5は？
  • A：GRAPE-3の後継で作った。性能低め

• 商業版GRAPE
  • GRAPE-3以降
  • 商業版GRAPE-6を約30機関が導入

• 蛋白質計算用GRAPE
  • MIDGRAPE-2

• GRAPE-DR計画
  • 次期GRAPE
    • 問題：「天文だけ（しかも理論だけ（しかもN体だけ））」の機械としてはチップ開発コストが大きすぎる
    • 10億円

• 応用に特化するが、広い応用範囲を実現
  • できるか？

• トランジスタはたくさんある
  • チップのトランジスタ数の伸びに比較して、演算器は増えていない
  • パイプラインをやめ、単純な計算器（PE）を大量に並べて、ソフトウェアで制御
    • PEはメモリ256語
  • 量産型ボード
    • 今日写真が届いた（まだ試してない）
    • PCI-Expressカード（8レーン）に4 GRAPE-DRチップ
    • PCより消費電力が大きい
    • 現在、PCI-Expressで1チップのボードが動作中

• プログラムをどう書くか
  • GRAPEでやっていたことなら簡単にできるようにした
  • 数式相当のものから、アセンブラと、ホストからのインターフェイス関数（C？）を生成

• ベクトルや並列は衰退
• PCクラスタが残っている（安い）
  • チップ間配線とチップ内配線の差
  • 生産数

• マイクロプロセッサはスーパーコンピュータに起きたことを20年遅れでたどっている
  • マイクロプロセッサもあと数年で停滞？
  • GPU計算？
    • かつてはムーアの法則を越える伸び
    • しかし2005年ごろを境に成長率が落ちている