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読書やコンピュータなどに関するメモ

第82回カーネル読書会

 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

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