Grape-DRの性能

 　これも旧聞に属するマイナな問題の一つであるが、SC07の発表の中にGrape-DRがあり、そのPaperがUpされていたので、年内の忘れないうちに若干のコメントを加えてみたい。まあ次世代スパコンや地球シミュレータに比べればゴミではあるが、赤字財政の中で科学技術振興調整費として、15億円もの国税を支出しているのであるから、国民に対する「けじめ」は必要であろう。

　Paperの要点は以下のようなものである。

・科学技術計算には重力多体や分子動力学などLow Memory Bandwidthのアプリケーションがある。CFD、FFT、などはこの範疇ではない。

・Grape-DRは、この分野向けに、2チップ（FPGA+ASICチップ）構成で設計した。

・ASICチップには512の単精度演算コアと共有メモリを集積し、このASICをFPGAで制御する構造である。

・それらを１組載せたテスト用ボードを作った。（理論性能；単精度512Gｆlops、倍精度256Gfloops)

・このテストボード上で、重力多体問題のエルミート積分法によるプログラムを作って測定を行い、N=1024で、およそ50Gflops、を達成した。

　まあ、NETSはこんなものである。
　この重力多体の50Gflopsが単精度なのか倍精度なのかの記述はないが、AppendixのSample codeのC言語の部分がｄoubleになっているので倍精度と考えることにしよう。するとこの実行性能比は　50/256で、19.5%　となる。

　Grape-DRは重力多体専用機GRAPEの拡張と考えられ、重力多体問題はGrape-DRに最も適したアプリケーションと考えられる。GRAPE-6のシステムは理論性能64Tflopsで実行性能33.4Tflopsとなっているので実行性能比52.2%である。従って、Grape-DRの19.5%という効率はGRAPE-6の半分にも満たない効率ということである。

　Paperの中には、「Performanceの表」が示されているが、実測値はこの重力多体での50Gflopsだけである。これ以外の数値は全て予測値で、Grape-DRチップとホストの間のコミュニケーション・オーヴァーヘッドを無視した場合に得られると主張する予測値である。しかし、それらの具体的な算定根拠は示されておらず、単に希望的数値を並べただけとしかいいようがなく、表を埋めるための「枯れ木も山の賑わい」的な数値としか思えないものである。　特に、予測値だけで実測をしていないアプリケーションに関しては、予測値を算定するためにコードを書いたのであれば、すぐにでも実測し、実測値を掲載すべきであり、予測値だけを載せるなどということは、印象操作もはなはだしく、全く論外である。チップ完成の大々的発表からすでに1年も経過していることを考えれば、尚更である。

　これらはチップの性能に関してであるが、システムとして組上げた場合は、さらにシステムとしてのオヴァーヘッドがのしかかってくるため、実行性能はさらに低下せざるを得ないことは自明であろう。

 　さて次に、このPaper全体を直裁に忌憚なく評価させてもらうと、このPaperは、そもそもの主張・論旨を支えるべき数値が欠落した典型的駄目Paperといわざるを得ない。学術Paperの基本的論理構成は、皆様ご承知の通り、Paperが主張する、なにがしかの仮設/設計とその位置付けを述べ、そして、その仮設/設計の有効性を確認するため、モデルの作成、実測試験を行い、なにがしかの実測データを得て、その結果を検証し、実測データにより、仮設/設計の正当性を確認・主張するというものである。

　ところが、このPaperでは、得られた50Gflops、実行性能比19.5%という実測データでは、設計の有効性を支持するどころか、反対に、設計に疑問を投げかけるようなデータで、「設計そのものが可笑しいのではないか」ということになってしまう構図なのである。従って、いくら連綿と設計思想の正当性を書き連ねても、実測的に「有効でない設計」では、その正当化そのものの信憑性すら問われてしまうことになっているのである。要するに、マイナス効果しか残らないPaperということである。　

　加えて、このPaperは、昨年のチップ完成の大々的な報道発表などを通してHPCに関心を持つ国民に、「Linpackが作動し」などといっていた件に関しても、触れていないのである。

　そもそも、このGrape-DRのようなアクセラレータを、Linpackが作動する「専用機の性能を持った汎用超並列機」などとして世界最高速を目指すなどといった宣伝をしていたことが羊頭狗肉なのである。Linpack本体はGrape-DRカードを接続するホストPC上で作動するわけで、Grape-DRはLinpacｋの中で使用されるDGEMM（倍精度のMatrixどうしの乗算）用のサブルーティン演算器として使われるに過ぎないからである。

　これは、
東工大のTSUBAMEにおけるClearSpeedのFPUアクセラレータCSX600/620と同じで、本体として高性能なスパコンが必要であり、CSXはその本体のTSUBAMEの性能を増進させるといっただけのものなのである。TSUBAMEのCSXの例では、TSUBAME本体の38.2Tflopsを47.4Tflops-56.4Tflops程度に引き上げたのであるが、本体のTSUBAMEがあってのCSXなのである。

　従って、Grape-DRがあたかも汎用機であるかのように宣伝していたのは甚だ問題であり羊頭狗肉なのであり、しかも、Paperの中では、宣伝ラッパを吹きまくった優先度の高いLinpackに関する、DGEMMの実測性能を示すことが出来ないでいることは、プロジェクト管理上、甚だ問題なのである。

　いずれにせよ、チップを修正するにしろ、このままであるにしろ、FY2008年度中には公式な最終結果を出さねばならないわけで、15億円もの血税を費やしたプロジェクトの成果は大いに注目されるわけである。

　勿論、筆者はこのプロジェクトが民間の資金で行われているのであれば、取り立てて関心はない。国税から支出されているプロジェクトであり、次世代スパコンからのおこぼれを狙っているようなプロジェクトであるので、大いに関心を寄せるわけで、まあ、民間資金であれば、そもそも、このような稚拙なプロジェクトに出資する人はいないであろうから、関心を寄せる必要もないであろう。

　反論はWelcome。　大いに数値に基づく議論をすべきでしょう。

　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。

参考

GRAPE-DRプロジェクト

世界最高速のコンピュータ開発プロジェクトがスタート

世界最高速のスーパーコンピュータ用プロセッサチップ開発に成功

分散共有型研究データ利用基盤の整備」実施計画

平成18年度科学技術振興調整費評価結果概要