Hot Chips富士通が、次期エクサスケール スーパーコンピュータに 64 ビット ARM CPU コアを選択したのは、Linux と、独自のプロセッサをカスタマイズできるという 2 つの理由からです。
日本のIT大手が、ポスト「京」にSPARC64やx86ではなくARMv8-Aを採用したことは、少々驚きだった。このポスト「京」は、日本の研究者たちが気候変動モデリングなどのシミュレーションを行うために活用することになる。2020年に稼働開始予定の約1,000ペタフロップスの「京」は、現在5番目に高速なスーパーコンピュータであるSparc64 VIIIfx「京」に取って代わることになる。
富士通のプロセッサ開発部門のディレクターである吉田敏夫氏は月曜日、The Registerに対し、ARMのソフトウェアエコシステムがより大規模で健全であるため、SPARCではなくARMを選択したと語った。
スーパーコンピュータアプリケーションは通常、Unix系環境（Linuxの言い換え）で実行されます。富士通は、ARM LinuxはSPARC Linuxよりもサポートと機能が充実しており、ゲストマシンを動作させるためのKVMベースの仮想化など、多くの機能を備えていると考えました。富士通は、SPARC向けのスーパーコンピュータソフトウェアのサポートは長期的には持続しないと判断し、多くの開発者と使い慣れたツールを備えたプラットフォームを求めました。
「ARMは当社にとって最適なソフトウェアエコシステムを持っています」と吉田氏は語った。
KVMはスーパーコンピューティングにとって決定的な要素ではありません。あれば便利ですが、必須ではありません。では、富士通がARMv8-Aを採用した理由は他に何だったのでしょうか？実は、「京」の後継機を発注した研究機関である理化学研究所が、富士通にSPARCの代替案を検討するよう促したという話もあります。このプレッシャーが、IT請負業者である理化学研究所がARMについて決断を下すきっかけとなりました。SPARCはもはや役に立たない。ARM用のソフトウェアとサポートは豊富だし、カーネル機能も優れている。だからARMを選ぶべきではないか、と。
しかし、なぜ ARM なのでしょうか。巨大なエコシステムを持ち、データセンターの主要なコンピューティング アーキテクチャである Intel の x86 チップを使用しないのはなぜでしょうか。
富士通は、エクサスケールのニーズに合わせてプロセッサをカスタマイズしたいと考えていたと吉田氏は述べた。ARMと提携することで、ARMv8-Aアーキテクチャのライセンスを取得し、64ビットコアを中心としたシステムオンチップ（SoC）を構築し、アクセラレーションユニットを追加し、Tofuデータインターコネクトをサポートし、「京」コンピュータのSPARC64 VIIIfx SoC [PDF] に搭載されているその他の機能も活用できるようになる。
このアプローチにより、富士通はARMと共同でSVE（スケーラブル・ベクター・エクステンション）を開発し、本日発表されたARMv8-Aに追加することが可能になりました。SVEは64ビットARMの世界にロングSIMDベクターをもたらし、コアが複数のデータ配列を同時に操作することを可能にします。各配列には、ベクターあたり最大2,048ビットの16ビット、32ビット、または64ビットの整数または浮動小数点値の文字列が格納されます。ARMのNigel Stephens氏がこの技術について解説しています。
したがって、コンパイラーを更新してこれらの新しい SVE 命令と機能を使用できるようになるため、富士通は SPARC64 から ARMv8-A に移行し、新しいアーキテクチャーを活用するためにアプリケーションを再構築し、チップ上で共通の Linux 環境を提供できるようになります。
富士通は、本日カリフォルニアで開催された Hot Chips 2016 のスライドで、このスーパーを「マルチコア」マシンと説明しました。クリックして拡大
富士通のポスト「京」マシンは、512ビットのSVEベクトルをサポートします。吉田氏は、SVEの追加によりARMv8-Aがスーパーコンピューティングに対応できるようになると述べました。この拡張機能が開発される前は、ARMの標準SIMDエンジンであるNEONは64ビットまたは128ビットのベクトルしかサポートしておらず、高性能コンピューティングには到底不十分でした。まず、Intelのアーキテクチャは512ビットベクトルをサポートしており、ARMはこれに追いつく必要がありました。
富士通は今のところ、エクサスケール・スーパーコンピュータに関する情報を少しずつ公開しているに過ぎません。ポスト「京」と「京」、そしてSPARC64とARMv8-Aについてより詳しい背景情報については、姉妹サイト「The Next Platform」をご覧ください。®
