スパコンTop500の2011年11月版

　

　2011年11月14日(米国時間)、スーパーコンピュータ(スパコン)処理能力ランキング「TOP500」の2011年11月版の結果が発表された。

　毎年6月と11月の年2回発表される同ランキングは、マンハイム大学のHans Meuer氏、米国エネルギー省国立エネルギー研究科学コンピューティング・センターのErich Strohmaier氏/Horst Simon氏、テネシー大学のJack Dongarra氏らが監修したもの。

　今回のトップは前回(2011年6月)と同様、理化学研究所(理研)と富士通が開発を進めてきた「京」スパコン。LINPACKの結果は前回の8.162PFlopsから既報のとおり、SPARC64 VIIIfx 88,128CPU(705,024コア)のフルシステムでの測定の結果、2PFlops以上引き上げられ、10.510PFlopsを達成し、「京」は世界で初めて10PFlopsを実現したことが公に認められた。理論ピーク性能は11.28PFlopsで、ピーク比率は93.2%、消費電力は12.659MWとなっている。

　理研の計算科学研究機構に設置されている日本の次世代スパコン「京」(出所:理研Webサイト)

　2位には2010年11月のTOP500トップであった中国National Supercomputing Center in Tianjin(NSCC)のIntel Xeon X5670(2.93GHz)とNVIDIAのGPUを組み合わせた「Tianhe-1A」が実行性能2.566PFlop/sでランクインした。理論ピーク性能は4.70PFlopsで、消費電力は4.040MW。

　3位には米オークリッジ国立研究所(ORNL:Oak Ridge National Laboratory)に設置された米CrayのJagaurが実行性能1.759でランクイン(理論ピーク性能は2.331PFlops、消費電力は6.950MW)。以降、4位には中国National Supercomputing Centre in Shenzhen (NSCS)のNebulaeが同1.271PFlopsで、5位には東京工業大学のTSUBAME 2.0が同1.192PFLopsでそれぞれランクインしており、上位10位までが1PFlops超えのスパコンとなっている。

　Top500にランクインしたスパコンシステムの内、GPUコンピューティングを活用したシステムは39システムで、前回の発表時より17システム増加。内訳は35システムがNVIDIA、2システムがCell、2システムがATI(Radeon)となっている。

　また、62%のシステムが6コア以上のCPUを活用しており、CPU別では全体の76.8%(384システム)がIntelのプロセッサを(前回は386システムで77.2%)、12.6%(63システム)がAMD Opteronを、9.8%(49システム)がIBM Powerをそれぞれ採用している。

　このほか、電力消費量は29システムが1MW超えで、1Wあたりの性能を見た場合、282MFlops/Wが平均値であり、「京」は1Wあたり830MFlopsとなっている。もっとも電力効率が良かったのはBlueGene/Qで、1Wあたり2029MFlopsであった。また、上位10位の平均消費電力は4.56MWで1Wあたりの性能は464MFlops/Wとなっている。

　なお、第1位の認定証は11月12日(米国時間)より米国ワシントン州シアトルで開催されているハイパフォーマンス・コンピューティングに関する国際会議「SC11(International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis)」において、米国太平洋標準時間15日(日本時間16日)に授与される予定となっている。

　2011年11月版のTOP500の上位10システム

エルピーダ、モバイル機器向けWide IO準拠の4GビットDRAMを開発

　

　エルピーダメモリは、スマートフォンやタブレットなどのモバイル機器向けの次世代規格「Wide IO」に準拠した4GビットDRAMの開発を完了したことを発表した。

　このWide IO対応Mobile RAMは、同社30nmプロセスを採用し、2011年12月からのサンプル出荷の開始、および2012年中の量産開始を予定しているほか、4枚積層の16Gビット品も同3月からのサンプル出荷を予定している。

　Wide IOに準拠したMobile DRAMは、現行のモバイル機器向けDRAMの主流であるLPDDR2比で4倍となるデータ転送速度12GB/sを実現している。また、消費電力はLPDDR2と同等速度で比べると約50%の低減が可能となっているという。

　Wide IO Mobile RAMはI/O端子だけで512、その他のインタフェースを加えると約1200の端子があることから、大容量化にはTSVが用いられる。これによりパッケージ高さは従来のPoPに比べて薄くできるようになるため、16Gビット品に同技術を適用した場合、SoCとも接続した形で1.0mm(SoC+4枚積層)と、SoC+4枚PoPの1.4mmよりも3割程度薄型化することができるようになるという。

　また、このほか、同社では8Gビット品の提供も予定しているという。

　Wide IO Mobile RAMパッケージとPoPパッケージの高さ比較

東工大、ミリ波帯無線機で16Gbpsの伝送速度を達成

　

　東京工業大学(東工大)大学院理工学研究科の松澤昭教授と岡田健一准教授らの研究グループは、16Gbps伝送が可能な60GHzミリ波無線機を開発したことを発表した。同成果は「A-SSCC (アジア固体回路国際会議)」にて発表された。

　現在、公衆向け無線通信機器には、6GHz以下の周波数が利用されており、それぞれの無線通信規格で利用できる周波数帯域はごく限られたものとなっている。そのため、実用化されている中で一番高速な無線LAN規格であるIEEE802.11nでも40MHzの周波数帯域しか利用できず、伝送速度も長くて300Mbps程度。無線伝送速度は周波数帯域で制限されるため、このような逼迫した6GHz以下の周波数を利用する限り、大幅な速度向上は期待できないのが現状である。

　60GHz帯における周波数割り当て

　そうした中、60GHz帯を用いるミリ波無線通信の利用に注目が集まるようになってきている。60GHzでは最大9GHz近い帯域の利用が可能であり、これによる通信速度の向上が期待できる。60GHz帯にはすでに2.16GHz帯域が4 チャネル確保されており、通常用いられるQPSK変調では1チャネルあたり3.5Gbps、より高度な16QAM変調では1 チャネルあたり7Gbpsの無線伝送が可能である。4チャネル同時に利用すれば28Gbpsの無線伝送が可能で、ミリ波帯で16QAM変調が可能になれば、大幅な無線通信速度の向上が実現できるという。

　開発したダイレクトコンバージョン無線機(容量クロスカップル技術を用いることによりダイレクトコンバージョン無線機の利得平坦性を改善)

　これまでに報告されているミリ波帯無線機の多くは、ヘテロダイン型のものであり、一度に周波数変換を行うため、回路が簡単にでき、小面積化・低消費電力化が可能なダイレクトコンバージョン型での実現が望まれている。一方で、個々の回路への性能要求が厳しくなるため、これまでにミリ波帯で16QAM変調が可能なダイレクトコンバージョン無線機は報告されていない。

　チップ写真(65nm CMOSプロセスにより製造。送信機部分の面積が2.5mm2、受信機部分の面積が2.3mm2、20GHz帯PLLのチップ面積は1.2mm2)

　ミリ波を用いるWirelessHD規格向けチップがあるが、こちらもヘテロダイン型であり、2W近い消費電力が必要であった。同研究グループではすでに、16QAM変調が可能なダイレクトコンバージョン型無線機を実現しており、通信速度の向上と低消費電力化を実現しているが、さらなる無線性能向上のためには、利得特性の平坦性が課題であった。

　変復調特性(60GHz帯無線通信規格で規定される2.16GHz 帯域を用いて、最高の7.04Gbps(16QAM)、3.52Gbps(QPSK)の伝送速度を実現。規格で決まった2.16GHz以上の帯域を用いれば、最大で10Gbps(QPSK 変調)、16Gbps(16QAM変調)まで伝送可能)

　今回の開発では、容量クロスカップル技術により、利得の平坦性を向上させることで、従来より9dBの改善を実現。これにより従来11Gbps程度の通信速度が限界であったものを16Gbpsまで向上させたという。小型・低消費電力でも7Gbps超の無線通信が可能であり、携帯電話などへの搭載が期待できるという。

　性能諸元

　 従来報告のあったミリ波帯無線機の比較

三菱電機、10G-EPONの伝送用DFB-LDおよびAPDを発表

　

　三菱電機は11月14日、次世代FTTHサービス「10G-EPON」用の光送受信用デバイスとして、送信用DFB-LD(Distributed Feed-Back Laser Diode)「ML7xx42シリーズ」と受信用APD(Avalanche Photo Diode)「PD8xx24シリーズ」を開発、11月30日より発売することを発表した。

　DFB-LDは、発光素子に新開発となる高温特性に優れたAlGaInAsを採用し、1270nm帯に対応。変調帯域を向上することで10Gbpsの高速動作を実現でき、かつ広い温度範囲で10mWの出力と低消費電力を実現し、装置の小型・低コスト化が可能という特長を有している。

　一方のAPDは、増倍層の受光素子に新開発となる低雑音性に優れたAlInAsを採用したほか、10Gbps受信時の雑音の発生を抑制した高周波回路基板も新たに開発して採用することで、最小受信感度-31.5dBmを実現している。

　2製品ともにφ4.6mm TO-CANパッケージを採用し、サンプル価格は各4000円となっている。

　10G-EPON対応送信用DFB-LD「ML7xx42シリーズ」

　10G-EPON対応受信用APD「PD8xx24シリーズ」

富士通、東大の新スパコンシステムを受注

　

　富士通は11月14日、東京大学(東大)情報基盤センターの新スーパーコンピュータ(スパコン)システムを受注したと発表した。

　同システムには同社が先日発表したスーパーコンピュータ「PRIMEHPC FX10」が採用され、理論演算性能1.13PFlopsを実現する。

　同センターは、1999年の現在の名称として発足して以降、1500名以上の研究者が学内外で利用している。今回の採用は、増加する多様なユーザーと大規模アプリケーションへの対応を目的に決定されたもので、今回のFX10の導入は、理化学研究所(理研)が中心となって開発を推進してきた日本の次世代スーパーコンピュータ「京」との互換性も評価された結果だという。

　1.13PFlopsの構成としては、FX10が4800ノード。周辺システムとして同社のPCサーバ「PRIMERGY」が74台、ストレージシステム「ETERNUS」が234台、ペタスケールシステムに対応したミドルウェア「Technical Computing Suite」とそのコンポーネントである大容量・高性能・高信頼分散ファイルシステム「FEFS」などが併せて導入される予定。

　なお、同システムは2012年4月に稼働を開始する予定で、情報基盤センターでのさまざまな科学技術分野(地球科学、宇宙物理学、地震学、気候モデリング、材料科学、エネルギー、生物学、流体力学、固体力学)などにおける先端研究、および教育へ利用されるほか、企業の活用も予定されている。

　東大情報基盤センターが導入する新スーパーコンピュータシステムの構成