2007年度のゴードン・ベル賞とHPCC賞

　SC07 の話題は「スパコンTOP500」のほか、「HPCC（HPCチャレンジ・ベンチマーク）賞」と「ゴードン・ベル賞」がある。
ゴードン・ベル賞はともかくとして、HPCC賞は、文科省の次世代スパコンの政策評価の数値目標である「2011年6月にTOP500の第1位と、HPCC賞の4項目で全て第1位になること」の対象であるので、Toｐ500だけでなくHPCCについても注意を向ける必要があると思う。

<ゴードン・ベル賞＞
　今年のゴードン・ベル賞はLLNL（リバモア研究所）のグループによる”Micron-Scale Atomistic Simulation of Kelvin-Helmholtz Instability”（KH不安定性のミクロン・スケールの原子シミュレーション）が受賞した。
http://sc07.supercomputing.org/html/SC07AwardWinners.html
　KH不安定性とは、海洋での強風時の海面とか、雲の境界面などといった、異なる流体の境界面で発生する不安定現象であり、今回受賞したのはその現象を20億個の原子を使ってシミュレーションを行ったものである。LLNLの360TｆlopsのBGLを使用し、54.4Tflops（実行性能比約15%）を達成したということである。

　ゴードン・ベル賞のファイナりストには上記KH-instabilityのほか3編が残っていた。
http://sc07.supercomputing.org/?pg=gordonbell.html
　その中の一つは、LLNLのBGLやワトソン研究所のBGW上での”WRF”（Weather Research and Forecast、気象の研究と予報）の稼動で、理論性能の7%程度の実行性能とProcessor数による線形なスケーラビリティを確認したというもの。WRFは限定された地域での天気予報に用いられているソフトウエアで米国ではPower5+とともに使用されている主流。
　ただし、BGLのCPU-PPC440は2FPU構成で4flops/Clockであるが、コンパイラのバグで、2flops/clockでの作動となってしまい、２ｆlops/clockでの性能によると記されている。また、注には、ORNLのCray-XT3では”WRF"は11%程度の実行性能比で作動しているとも記されている。
　まあ、とにかく、受賞したKH-instabilityといい、WRFといい、米国では、流体・気象関係のスカラ化は急速に進んでおり、某国の一部で訳のわからない高額ベクタ機論を展開している人達は、ソフト面でも、急速に孤立化してしまう可能性は否定できない。

　他のファイナりストは、理研のMD-Grapeによる281Tflops達成と、地球シミュレータを使った第一原理計算で14.6Tfopsを達成したというものである。
　HPC業界では関心が汎用機での１Pflops達成に向いていて、BGL拡張版が478Ｔflopsを達成した今回のSC07においては、専用機で281Tflopsというのは、計算内容を無視すると、インパクトが少なかったような気がする。また、地球シミュレータによる第一原理計算は、ベクタ型スパコンが殆どない現状では、基本的に関心度が低いのはやむを得なかったのではないかと思う。

＜HPCC賞＞
HPCCは米国防省のDARPAの委嘱により、テネシー大が中心になってスパコンの持続性能を判断するために開発されたベンチマーク群である。それらは実際のスパコン・アプリケーションで頻繁に使用され、パーフォーマンスに大きな影響を与え、パーフォーマンス解析に必要と考えられるマクロ・サブルーティンである。その中の4項目にHPCC賞が設定され、毎年賞が与えられる。4項目は行列式計算のLinpack相当の「G-HPL」、メモリ・アクセスの「G-Randum-Access」、高速フーリエ変換の「G-FFT」、データ移動の「G-STREAM」である。
　Linpackは数値計算の基本であり、万遍なくメモリ・エリアを順番にアクセスするタイプの計算で、理論性能に近い性能が期待できる計算である。一方、G-FFTはメモリを飛び飛びに行ったり来たりアクセスするタイプの計算で、性能が発揮しにくい計算である。スパコンの全般的な性能は概ねLinpackとFFTの値を見ることで判断できると思う。
http://www.hpcchallenge.org/

 2007年のHPCC賞の性能を以下に示す。

 HPCC賞は申請ベースであり、多くの最新のシステムはTOP500のLINPACKに集中しているため、今までのところ、HPCCに最新機種のデータが登録されることは少なく、前年の機種のデータが遅れて登録されるような傾向である。
　今年も、第1位のLLNLの増強版BGLや、第2位のBGP、第3位のSGI-Xeon等々のデータはなかった。また、昨年、4項目とも第1位であったLLNLのBGLのグループからはアップデートは無かったようで、昨年のデータのままであるが、SNL(サンディア研究所）のXT3(Red Storm）からのアップデートがあり、FFTの第1位とG-HPL、G-Random-Access、G-Streamの3項目の第2位を獲得し、4項目とも今年登録分の第1位を獲得した。

　残念ながら「地球シミュレータ」はデータの登録をしておらず、SX系でデータを送っている中で1番大きなシステムはドイツのShuttgartのSX-8（576CPU）なので、参考のため、そのデータを表に入れておいた。
　SX-8のFFTの値を、HPLの値をベースに比例増加させ、地球シミュレータ（Linpack36Tｆlops）の値を予測すると、およそ725Gflopsであり、CPU交換で100Tｆlopsとしても2000Gflops程度で、SNLのXT3の2870Gflops、LLNLのBGLの2311Gflopsには到達できない。
　
　FFTは流体シミュレーションを含め多くのアプリケーションで総演算量を削減する解法として使用されており、FFTの性能が芳しくないのに、流体シミュレーションは速い、などということは無い。各アプリケーションにより、全体の中でのＦＦＴの比重が異なるため、単純な比較は意味が無く、同一のアプリケーケーションで比較を行わなくては意味がない。
　　
　地球シミュレータは最低でもHPCCの4項目のデータは登録しておく必要があると思っている。

　なお、筆者の誤解、思い違い、転記ミス、計算違い、あるいは不適切な表現等がございましたら、ぜひ、コメント欄にてご指摘いただけますと幸いです。