NEC SX-AURORA PLATFORM

NEC SX-AURORA プラットフォーム

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「スーパーコンピュータは
研究開発のツールである」
新しいベクトルアーキテクチャ

科学技術計算分野では、ベクトル演算(SIMD演算:Single Instruction, Multiple Data)が多用されます。x86 アークテクチャ等、現在のCPUは拡張命令としてベクトル演算のサポートを進めてきました。また、GPGPUの活用も進んでいますが、主にDeep Learningアプローチが中心で、倍精度以上の高精度での演算は不向きです。一方、いわゆるスーパーコンピュータと呼ばれる計算機は、ベクトル演算のための高性能なパイプライン化された実行ユニットを持ちます。ベクトル演算性能を発揮するためには、高速なメモリIOや、コンパイラやライブラリの最適化が極めて重要です。
NEC SX-AURORAプラットフォームは、x86アークテクチャ環境で、高性能なベクトル演算を可能にする画期的なプラットフォームです。ハードウェアに加え、専用のコンパイラやライブラリ、各種ツール類などもNECが開発し、提供されています。

FEATURE SX-Aurora TSUBASAの特長

x86/Linuxと融合した
Aurora TSUBASAアーキテクチャ

SX-Aurora TSUBASAアーキテクチャは、ベクトルエンジン:VE部と主にIO等のOS処理を行うホスト:VH部により構成されます。PCIeカードに搭載されるVE部はベクトルプロセッサ、および高速メモリから構成され、x86ホスト部とPCIe 経由で接続されています。x86ホストではLinux OSが稼働しますが、アプリケーションは全てVE側で実行されます。コンパイルされたアプリケーションの命令はVEの中のスカラプロセッサとベクタプロセッサおよび高速なメモリ上で実行されるということです。
その為、標準のx86/Linux環境から利用でき、メモリがボトルネックとならない高速なベクトル演算が可能なアークテクチャとなっています。

参照 日本電気株式会社NEC SX-AuroraTSUBASAシリーズ製品

高性能な新開発ベクトルエンジン

高性能なベクトルプロセッサ

ベクトルプロセッサは、新設計の高性能なもので、8コアを搭載しています。
演算性能 :2.45TF (307GF/コア)
メモリ帯域:1.2TB/s (150GB/s/コア)を実現しています。
単一コアあたり、またプロセッサ単体(8コア)として、世界一の性能を持っています。

ベクトル長が長い (64bit x 256要素) ※AVX512は(64bit x 8要素)

長いベクトル長での一括処理により、高い演算性能を発揮します。

参照 日本電気株式会社新ベクトルスーパーコンピュータ NEC SX-Aurora TSUBASAのご紹介

メモリ帯域が広い

高速演算でボトルネックとなるメモリ帯域は、最大2TB/sという極めて高速なものです。
他のCPUの最大メモリバンド幅は、1CPU当たり、AMD EPYC(Naples) 170.4GB/s、Xeon Scalable Processors (Skylake-SP) 127.8 GB/s(Dual CPUで0.25TB/s)程度です。

研究開発ツールとしての使い易さ

SX-AURORAシステムは研究者やエンジニアの生産性を高めるツールです。

ホスト部はOSとして一般的なLinux(Red Hat Enterprise Linux、及びCentOS)を採用し、InfiniBandなどHPC分野で標準的な周辺機器が利用可能です。

ベクトルプロセッサの性能を最大限引き出すために、以下のソフトウェアを日本電気株式会社が提供しています。

アルゴリズムがベクトル化可能で、かつOpenMPによって並列化されていればコンパイラの自動ベクトル化機能によってコンパイルするだけで、高い性能を得ることができます。

  • 自動ベクトル化・自動並列化機能を備えたAurora Tsubasaコンパイラ
    GNU互換で、アプリケーションの実効性能を向上させる高度な自動ベクトル化・自動並列化機能を備えたFortran/C/C++コンパイラ、及びシステム構成に最適化されたMPIライブラリ。
  • システムに最適化された科学技術計算ライブラリ
    業界標準のBLAS、FFT、FFTW、LAPACK、ScaLAPACKを含む、最適化された科学技術計算ライブラリ。
  • 各種ツール類
    NEC Ftrace Viewer:性能解析ツール、NEC Parallel Debugger:並列デバッガ。
参照 日本電気株式会社 ツールなどのリポジトリ(GitHub)

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