Фугаку

Фугаку (яп. 富岳 Фугаку, книжн. «гора Фудзи»; букв. «пик Фудзи») — японский суперкомпьютер, названный в честь альтернативного книжного названия горы Фудзи, установлен в Центре вычислительных наук Института физико-химических исследований (RIKEN) в Кобе, Япония. В июне 2020 года стал самым быстрым суперкомпьютером в мире в рейтинге Top500. Впервые в истории занял первое место во всех основных суперкомпьютерных рейтингах — Top500, LINPACK, HPCG[en], HPL-AI и Graph500[2]. Начал разрабатываться в 2014 году как продолжатель K computer. Официально введён в эксплуатацию 9 марта 2021 года, хотя отдельные компоненты компьютера начали работу в июне 2020 года.[3] Это первый суперкомпьютер на базе ARM, который занял первое место в Top500.

Фугаку
яп. 富岳
PRIMEHPC FX1000 (HPC-стойка аналогичная узлу Фугаку) на Supercomputing Conference[en] 2019
PRIMEHPC FX1000 (HPC-стойка аналогичная узлу Фугаку) на Supercomputing Conference[en] 2019
Активность с 2020
Спонсоры Fujitsu[1]
Операторы RIKEN
Местонахождение Центр вычислительных наук RIKEN, Кобе, (Япония)
Архитектура 158976 узлов, Fujitsu A64FX[en] 52-ядерные ЦПУ, Tofu Interconnect[en] D
Мощность 29,899 МВт
Оперативная память HBM2 32 ГиБ/узел
Производительность 442,010 петафлопс рабочая и 537,212 петафлопс пиковая, после модернизации выше 2,0 эксафлопс на другом тесте смешанной точности
Рэнкинг 1 (Top500, ноябрь 2020)
Веб-сайт postk-web.r-ccs.riken.jp
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

После небольшой модернизации, по состоянию на ноябрь 2020 года, Фугаку увеличил свою производительность в суперкомпьютерных рейтингах HPC-AI и HPL-AI со смешанной точностью до 2,0 эксафлопс.[4] Фугаку достиг первого места в рейтингах, включая LINPACK, Graph500, HPL-AI и HPCG[en]. Ни один из предыдущих суперкомпьютеров никогда не возглавлял сразу все четыре рейтинга.[5] Фугаку — первый суперкомпьютер, достигший производительности выше одного эксафлопса любой точности на любом типе оборудования, продемонстрировав рост производительности на 42 %[6]. Интересно, что количество ядер Arm A64FX было увеличено только на 4,5 %, до 7 630 848, но измеренная производительность выросла намного больше в этом рейтинге и немного больше в Top500, или на 6,4 %, до 442,010 петафлопс, что является новым мировым рекордом[7]. В рейтинге High-Performance Conjugate Gradient (HPCG) производительность выросла более чем в 5,4 раза[8].

Производительность Фугаку (442,01 петафлопс) превосходит совокупную производительность идущих за ним следом 4 суперкомпьютеров (399,7146 петафлопс) или почти 5 суперкомпьютеров (461,1591 петафлопс) из списка Top500 и на 45 % превосходит производительность всех остальных суперкомпьютеров из первой десятки списка в суперкомпьютерном рейтинге HPCG[9].

Аппаратные средстваПравить

В суперкомпьютере используются микропроцессоры Fujitsu A64FX[en], основанные на архитектуре ARM версии 8.2A с использованием масштабируемых векторных расширений (Scalable Vector Extensions)[10]. Разработчики Фугаку намеревались построить компьютер в 100 раз более мощный, чем K computer (то есть с производительностью 1 эксафлопс) и с высоким уровнем практичности[11][12]. Всего в Фугаку установлено 158 976 процессоров Fujitsu A64FX[en], соединённых с помощью проприетарного Tofu Interconnect[en] от Fujitsu[13].

Заявленная производительность суперкомпьютера составляет 0,44 эксафлопс, а пиковая — 0,54 эксафлопс в FP64, используемом Top500[6].

Программное обеспечениеПравить

Фугаку использует «легковесную многоядерную операционную систему» IHK/McKernel. Она включает одновременно работающие ядро Linux и облегчённое ядро операционной системы McKernel. Инфраструктура, на которой работают оба ядра, называется «интерфейс гетерогенных ядер» (Interface for Heterogeneous Kernels, IHK). Высокопроизводительные симуляции выполняются на McKernel, а Linux доступен для всех других POSIX-совместимых сервисов[14][15][16][17].

ИсторияПравить

23 мая 2019 года RIKEN объявил название суперкомпьютера — Фугаку[18]. В августе 2019 года был представлен логотип компьютера, на котором изображена гора Фудзи — он символизирует «высокую производительность Фугаку» и «широкий круг его пользователей»[19][20]. В ноябре 2019 года прототип Фугаку занял первое место в рейтинге Green500[en][21][22]. Отгрузка стоек с оборудованием в RIKEN началась 2 декабря 2019 года[23] и была завершена 13 мая 2020 года[24]. В июне 2020 года Фугаку стал самым быстрым суперкомпьютером в мире в рейтинге TOP500, сместив на второе место предыдущего лидера IBM Summit[13].

В 2021 году Фугаку точно смоделировать тепловую конвекцию и магнитное поле в недрах Солнца, которые в результате воспроизвели его дифференциальное вращение. Было достигнуто моделирование с беспрецедентно высоким разрешением. В симуляции использовались 5,4 миллиарда точек, и удалось воспроизвести дифференциальное вращение Солнца с быстрым экватором и медленными полюсами. На основе предыдущих расчетов предполагалось, что в зоне конвекции магнитная энергия меньше турбулентной и играет второстепенную роль. Однако теперь взгляд на недра Солнца изменился – модель показала сильные магнитные поля, энергия которых более чем в два раза превышает энергию турбулентности. Кроме этого, ученые выяснили, что магнитное поле играет важную роль в создании и поддержании дифференциального вращения Солнца.[25][26][27]

Фугаку используется для исследований связанных с пандемией COVID-19[28][29], для прогнозирования и моделирования цунами и их последствий[30][31], а также для прогнозирования погоды в Большом Токио.[32]

ПримечанияПравить

  1. ポスト「京」の製造を開始 (яп.) ?. 富士通 (15 апреля 2019). Дата обращения: 25 мая 2019.
  2. https://twitter.com/profmatsuoka/status/1275085055354974210. Twitter. Дата обращения: 26 июня 2020.
  3. Supercomputer Fugaku, named after Mt. Fuji, makes its debut, The Asahi Shimbun (16 июня 2020). Дата обращения 23 июня 2020.
  4. Fugaku Retains Title as World's Fastest Supercomputer
  5. Byford, Sam ARM-based Japanese supercomputer is now the fastest in the world (англ.). The Verge (23 июня 2020). Дата обращения: 23 июня 2020.
  6. 1 2 November 2020 | TOP500. www.top500.org. Дата обращения: 18 ноября 2020.
  7. Supercomputer Fugaku - Supercomputer Fugaku, A64FX 48C 2.2GHz, Tofu interconnect D | TOP500. www.top500.org. Дата обращения: 18 ноября 2020.
  8. HPCG - November 2020 | TOP500. www.top500.org. Дата обращения: 18 ноября 2020.
  9. HPCG - November 2020 | TOP500. www.top500.org. Дата обращения: 1 декабря 2020.
  10. ポスト「京」のCPUの仕様を公表 (яп.) ?. 富士通 (22 августа 2018). Дата обращения: 25 мая 2019.
  11. スパコン「京」後継機は「富岳」 計算性能100倍、21年稼働 (яп.), 毎日新聞 (23 мая 2019). Дата обращения 30 мая 2019.
  12. Fugaku Remakes Exascale Computing In Its Own Image (9 декабря 2019). Дата обращения 22 июня 2020.
  13. 1 2 New #1 Supercomputer: Fujitsu’s Fugaku and A64FX take Arm to the Top with 415 PetaFLOPs, www.anandtech.com (22 June 2020). Дата обращения 22 июня 2020.
  14. Outline of the Development of the Supercomputer Fugaku (недоступная ссылка). RIKEN Center for Computational Science. Дата обращения: 23 июня 2020. Архивировано 23 января 2021 года.
  15. McKernel (недоступная ссылка). RIKEN. Дата обращения: 23 июня 2020. Архивировано 23 июня 2020 года.
  16. McKernel (недоступная ссылка). RIKEN. Дата обращения: 23 июня 2020. Архивировано 23 июня 2020 года.
  17. Проект Фугаку на сайте GitHub
  18. ポスト「京」の名称 「富岳(ふがく)」に決定 (яп.) ?. 理化学研究所 (23 мая 2019). Дата обращения: 25 мая 2019.
  19. R-CCS announced the Fugaku logo | RIKEN Center for Computational Science RIKEN Website. www.r-ccs.riken.jp. RIKEN Center for Computational Science. Дата обращения: 23 июня 2020.
  20. スーパーコンピュータ「富岳」プロジェクト (яп.) ?. 理化学研究所. Дата обращения: 25 мая 2019.
  21. November 2019. TOP500.org. Дата обращения: 20 ноября 2019.
  22. Fugaku prototype named greenest supercomputer. RIKEN (18 ноября 2019). Дата обращения: 20 ноября 2019.
  23. Fujitsu Begins Shipping Supercomputer Fugaku. Fujitsu (2 декабря 2019). Дата обращения: 23 июня 2020.
  24. Delivery of the Supercomputer Fugaku has been Completed. RIKEN Center for Computational Science (13 мая 2020). Дата обращения: 23 июня 2020.
  25. Раскрыта тайна дифференциального вращения Солнца - Ин-Спейс
  26. Японский суперкомпьютер разгадывает загадку вращения Солнца - Nachedeu
  27. Раскрыта тайна дифференциального вращения Солнца
  28. Non-woven masks better to stop Covid-19, says Japanese supercomputer (англ.), The Guardian (26 August 2020). Дата обращения 22 сентября 2020.
  29. Face shields ineffective at trapping aerosols, says Japanese supercomputer, The Guardian (22 September 2020). Дата обращения 22 сентября 2020.
  30. Fugaku-Trained AI Model to Monitor Tsunamis
  31. Fujitsu Leverages World’s Fastest Supercomputer 'Fugaku' and AI
  32. Predicting Torrential Rain with the Supercomputer Fugaku

СсылкиПравить