スーパーコンピュータの速度記録：過去15年間の世界最速マシン - TechRepublic

ピークパワー

スーパーコンピュータはおそらくコンピューティングの頂点であり、PC で実行するには何年もかかる作業を数秒で実行できるマシンです。

あらゆるコンピュータと同様に、これらの倉庫規模の設備のパフォーマンスは飛躍的に向上し続け、現代のスーパーコンピュータは、世紀の変わり目には考えられなかったほどの量のデータを分析できるようになりました。

次のページでは、過去 15 年間の世界で最も強力なマシンと、その過程で達成されたパフォーマンス記録を紹介します。

画像: コービス

2001年6月 - 2002年6月: ASCIホワイト

ASCI White スーパーコンピュータは、ローレンス・リバモア国立研究所によって、米国の核兵器備蓄の維持管理に使用され、弾頭の安全性を確認するためのテストや爆発のシミュレーションを実施していました。

8,192基のIBM Power3プロセッサコアと160テラバイト（TB）のディスクストレージを搭載したこのIBMマシンは、理論上のピーク性能が12.288TFlop/s（1秒あたり1兆回の浮動小数点演算）でした。ASCI WhiteはAIX OSを実行し、SPスイッチインターコネクトを使用してプロセッサ間でデータをやり取りしていました。

画像: ドン・ゴンザレス / ローレンス・リバモア国立研究所

2002年6月 - 2004年11月: 地球シミュレータ

数年間にわたり市場を席巻したNECの地球シミュレータは、競合製品よりもはるかに高速でした。仮想の地球を動かすという使命を帯びたこのシステムは、日本政府によって自然災害のシミュレーションと対策策定に活用されました。

3階建ての建物に設置された地球シミュレータは、カスタムメイドの1GHzプロセッサコア5,120個、10TBのメモリ、640TBのディスク、そして1.5ペタバイト（PB）の補助ストレージを搭載していました。ピーク性能は40.96TFlops/sに達し、Super-UX OSを搭載し、多段クロスバーインターコネクトを採用していました。

画像: GNU フリードキュメンテーションライセンスに基づく Manatee_tw。

2004年11月 - 2008年6月: ブルージーン/L

IBM Blue Gene/Lシステムは、人体内でタンパク質がどのように生成されるかを研究し、ひいては疾患の新たな治療法の開発に役立てることができるスーパーコンピュータを開発するというプログラムから生まれました。Blue Gene/Lは非常に強力で、完成前から世界最速のスーパーコンピュータと称され、2004年11月には未完成バージョンが性能王を獲得しました。

Blue Gene/Lは複数のバージョンが開発されましたが、最も高性能で、かつ世界トップの座を獲得したのはローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）でした。当初はピーク性能91.75TFlop/sでしたが、LLNLのスーパーコンピュータはその後も何度かアップグレードを重ねました。最盛期には、700MHzで動作するPowerPC 440プロセッサコアを212,992個搭載し、73,728GB（約74TB）のメモリを搭載していました。このバージョンはピーク性能596.378TFlop/s、消費電力は2,329kWでした。CNK/SLES 9 OSを搭載し、独自のインターコネクトを採用していました。

画像: IBM

2008年6月 - 2009年11月: ロードランナー

ロードランナーは、PlayStation 3 に搭載されているプロセッサの高度なバージョンを使用して構築され、米国の核兵器のテスト専用の非常に強力なマシンでした。

当初、Roadrunnerは米国エネルギー省ロスアラモス国立研究所の冷蔵庫サイズのキャビネット278台に分散して設置されていました。IBMマシンはその後アップグレードを重ね、ピーク性能は1,375.78 TFlop/sから2009年には1,456.7 TFlop/sに向上しました。2009年版のマシンは、129,600個のPowerXCell 8iプロセッシングコアを搭載し、各コアは3.2GHzで動作し、消費電力は2,483 kWでした。このシステムはRed Hat Enterprise LinuxとFedoraのオペレーティングシステムを搭載し、Infinibandインターコネクトを採用していました。

画像: ロスアラモス国立研究所

2009 年 11 月 - 2010 年 11 月: ジャガー

何でも屋とも言えるジャガー・スーパーコンピューターは、文明が直面する最も困難な問題に取り組む任務を負っている。米国オークリッジ国立研究所に設置されたこのマシンは、ある日は新素材の試験に、次の日は気候モデリングに使われるかもしれない。

Cray XK6マシンは、当時最高峰に君臨していた298,592個のAMD Opteron 6274プロセッサコア（各2.2GHzクロック）と598,016GB（約598TB）のメモリを搭載していました。理論上のピーク性能は2,627.61TFlop/sで、Cray LinuxベースのOSとCray Geminiインターコネクトを搭載していました。消費電力は5,142kWでした。

2010年11月 - 2011年6月: 天河1A

天河が重要な意味を持つ理由は2つあります。1つは、スーパーコンピューティングの王座が米国から中国へと移行したことを象徴するものであり、もう1つは、その設計が従来のトップマシンとは大きく異なっていたことです。北京近郊の天津に設置されたこのマシンは、石油探査や航空機設計に関連するデータを処理しています。

このマシンは、3Dビデオゲームで一般的に使用されるグラフィック処理装置（GPU）を中央処理装置（CPU）と併用することで、消費電力を増やすことなくパフォーマンスを大幅に向上させることができ、総消費電力は4,040kWとなった。

2010年、天河1A号は7,168基のNvidia Tesla M2050 GPU、14,336基のIntel Xeon X5670 CPU、そして2,048基のNUDT FT1000ヘテロジニアスプロセッサを搭載していました。ピーク性能は4,701 TFlop/sに達し、LinuxベースのOSと独自のインターコネクトを採用していました。

画像: 天津の国家スーパーコンピューティングセンター

2011年6月 - 2012年6月: 京コンピュータ

起動時に1秒あたり8京回以上の計算を処理できる「京」コンピュータにより、日本は2004年以来初めてスーパーコンピュータのタイトルを取り戻した。神戸の理化学研究所計算科学研究機構に設置された「京」コンピュータは、防災から医療研究まであらゆる分野で、科学の最も困難な問題の解決に取り組んでいる。

天河1Aとは異なり、富士通設計のこのマシンはGPUを搭載せず、代わりに705,024個のSPARC64 VIIIfxプロセッサコア（各2GHz）と1,410,048GB（約1.4PB）のメモリを搭載しています。2011年のピーク性能は11,280.4TFlop/sに達し、消費電力は12,660kWでした。このマシンはカスタムインターコネクトを使用し、LinuxベースのOSで動作します。

画像: 理化学研究所

2012年6月 - 11月: セコイア

セコイアは、宇宙の近似値から人間の心臓の鼓動まで、存在する最大かつ最も複雑なプロセスのいくつかをモデル化できるほど強力なコンピュータです。米国のローレンス・リバモア国立研究所に設置されたこのマシンは、当時最も強力であっただけでなく、最も効率的なマシンの一つでもありました。

IBM Blue Gene/QシステムであるSequoiaは、1,572,864個のPower BQCコア（1.6GHz）を搭載し、20,132.7 TFlop/sのピーク性能を達成しました。このマシンは1,572,864 GB（約1.5PB）のメモリを搭載しています。オペレーティングシステムはCNKとRed Hat Enterprise Linux、そしてカスタムインターコネクトを採用しています。

画像: ボブ・ヒルシュフェルド / LLNL

2012年11月 - 2013年6月: タイタン

1 秒あたり 20 京回以上の計算を処理できる Titan スーパーコンピューターは、米国オークリッジ国立研究所の研究者が気候変動、代替燃料源、その他の地球規模の課題を調査するのを支援する役割を担っています。

Cray XK7マシンは、2.2GHzクロックのAMD Opteron 6274プロセッサとNVIDIA K20xアクセラレータを組み合わせた、560,640個のコアを搭載したプロセッサを搭載しています。当時のピーク性能は27,112.5TFlop/sで、メモリは710,144GBでした。TitanはCray製のLinuxベースのOSを搭載し、Cray Geminiインターコネクトを使用しています。消費電力は8,209kWです。

画像: オークリッジ国立研究所

2013年6月 - 現在：天河2号

打ち上げ時点で毎秒33京回以上の計算能力を持つ天河2号により、中国は再び米国からトップの座を奪い、現在までその座を維持している。広州の国家スーパーコンピュータセンターに配備されているこのマシンは、天河1号の後継機である。

天河2号（別名：Milky Way 2）は16,000個のノードで構成され、各ノードにはIntel Xeon E5 Ivy Bridgeプロセッサ2基とXeon Phi 31SPコプロセッサ3基が搭載され、合計312万個のコンピューティングコアを備えています。このアーキテクチャにより、膨大な数の演算を並列処理できますが、コード記述が難しくなると言われています。1,024,000GB（約1PB）のメモリを搭載し、理論上のピーク性能は54,902.4TFlop/sです。消費電力は17,808kWと驚異的で、Kylin Linuxを搭載し、TH Express-2インターコネクトを使用しています。

画像: ジャック・ドンガラ