| スーパーコンピュータ「京」の研究開発 |
| 庄司 文由 ・ 草野 義博 ・ 横川 三津夫 |
 庄司 文由 |
 草野 義博 |
 横川 三津夫 |
図1 分散メモリ型スーパコンピュータ「京」
図2 スーパコンピュータ「京」のラック
「京」のハードウェアには，新規に開発されたCPU及びインタコネクトが用いられている．CPU（SPARC64VIIIfx）は，8個のプロセッサコアを備え，コア当りの演算は2way-SIMD動作により8演算（4積和算）/サイクルの実行が可能である(8)．LSIチップ当り128GFLOPS，64GByte/sという高いメモリバンド幅を持つことで広範なアプリケーションに対する高性能化を実現させた．インタコネクトネットワークTofuは，高性能・高信頼性を両立する超大規模並列システム用に新規開発された．物理的な接続トポロジーは六次元メッシュ／トーラスであり，各ノードは論理的に各方向に対して5GByte/s（双方向）の帯域幅を持つリンクで接続される．また，ネットワークに経路障害が発生しても，代替経路やルーチングの変更により自動的にう回ルートを構成し，運用に影響を与えない特徴を有する．
「京」のシステムソフトウェアは，大規模なシステムの安定運用のため，階層構造を運用ソフトウェアに取り入れるとともに，負荷分散及び効率の良いジョブ管理システムを実現している．ファイルシステムは，オープンソースのLustreファイルシステムをベースとし，エクサバイトオーダのストレージに対応するための機能拡張が行われている．また，「京」のハードウェアが持つ様々な機能を最大限活用するためのFortran，C/C＋＋言語コンパイラを最適化するとともに，RDMA通信をベースにインタコネクトTofuの特徴を最大限に生かす集団通信アルゴリズムや低遅延通信を実現するアルゴリズムによるMPIライブラリが実装されている(9), (10)．
以上に記したとおり，スーパコンピュータ「京」にはハードウェアからソフトウェアに至る多くの新技術の研究開発成果が投入されており，計算科学の強力な計算基盤として様々な研究分野において優れた成果を上げることに貢献している．これらの業績は極めて顕著であり，本会業績賞にふさわしいものである．「京」の研究開発に携わった多くの方々に敬意を表するが，本賞規定により研究開発をリードされた3名の受賞者を推薦させて頂いた．
(２) M.Yokokawa,F.Shoji,A.Uno,M.Kurokawa,and T.Watanabe,“The K computer:Japanese next-generation supercomputer development project,”Proc.of 17 IEEE/ACM Int.Symposium on Low-Power Electronics and Design,pp.371-372,2011.
(３) 横川三津夫，”スーパコンピュータ「京」が10PFLOPS を達成，”信学誌，vol.95,no.3,pp.266-267,Dec.2012.
(４) 特集：スーパーコンピュータ「京」，情報処理，vol.53,no.8,Aug.2012.
(５) 清水俊幸，安島雄一郎，吉田利雄，安里彰，志田直之，三浦健一，住元真司，長屋忠男，三吉郁夫，青木正樹，原口正寿，山中栄次，宮崎博行，草野義博，新庄直樹，追永勇次，宇野篤也，黒川原佳，塚本俊之，村井均，庄司文由，井上俊介，黒田明義，寺井優晃，長谷川幸弘，南一生，横川三津夫，”スーパーコンピュータ「京」の構成と評価，”信学論（D),vol.J96-D,no.10,pp.2118-2129,Oct.2013.
(６) Y.Hasegawa,J.Iwata,M.Tsuji,D.Takahashi,A.Oshiyama,K.Minami,T.Boku,F.Shoji,A.Uno,M.Kurokawa,
H.Inoue,I.Miyoshi,and M.Yokokawa,“First-principles calculations of electron states of a silicon
nanowire with 100,000 atoms on the K computer,”Proc.of 2011 Int.Conf.for High Performance Computing,Networking,Storage and Analysis (SC'11),Seattle,Nov.2011.
(７) Y.Hasegawa,J.Iwata,M.Tsuji,D.Takahashi,A.Oshiyama,K.inami,T.Boku,H.Inoue,Y.Kitazawa,I.
Miyoshi,and M.Yokokawa,“Performance evaluation of ultra-large-scale first-principles electronic structure calculation code on the K computer,”Int.J.High Perform.Comput.Appl.,doi:10.1177/1094342013508163,Oct.2013.
(８) T.Maruyama,T.Yoshida,R.Kan,I.Yamazaki,S.Yamamura,N.Takahashi,M.Hondou,and H.Okano,“Sparc64 VIIIfx:A newgeneration octocore processor for petascale computing,”IEEE Micro,vol.30,no.2,pp.30-40,March-April 2010.
(９) 松本幸，安達知也，住元真司，南里豪志，曽我武史，宇野篤也，黒川原佳，庄司文由，横川三津夫，”MPI_Allreduce の「京」上での実装と評価，”情処学論：コンピューティングシステム，vol.5,no.5,pp.152-162,2012.
(１０) T.Adachi,N.Shida,K.Miura,S.Sumimoto,A.Uno,M.Kurokawa,F.Shoji,and M.Yokokawa,“The design of ultra scalable MPI collective communication on the K computer,”Comput.Sc.-Research and Development,vol.28,no.2-3,pp.147-155,2013.
