4万8000個の最新Xeon Phiで中国の「天河2」が世界最速スパコンに。Intel，スパコン分野での優位を主張。次世代Xeon Phiの情報にも言及

　2013年6月16日（中央欧州標準時），ドイツのザクセン州ライプツィヒにて，スーパーコンピュータに関する国際会議「International Supercomputing Conference 2013」（以下，ISC13）が開催された。このイベントに合わせて，世界的なスーパーコンピュータの性能ランキングである「TOP500 List」が更新され，Intelアーキテクチャを採用した中国防衛大学校のスーパーコンピュータ「天河2」（Tianhe-2，英名Milky Way 2）が，世界最速のスーパーコンピュータの栄冠を獲得した。

　自社の製品を採用したスーパーコンピュータが世界1位を獲得したIntelは，早速プレスリリースを発表して，HPC（High Performance Computing）分野におけるIntelアーキテクチャの優位性をアピールしている。今回はIntelが公開した，天河2とそれに使われたIntel製プロセッサに関してまとめてみよう。

Xeon×3万2000基とXeon Phi×4万8000基で

構成された世界最速のスパコン 天河2

　IntelがISC13に合わせて発表した内容には，大きく分けて3つのトピックがあった。1つめは，Intelアーキテクチャを採用した天河2が，TOP500 Listで1位になったこと。2つめは，HPC分野向けプロセッサ「Xeon Phi」シリーズに新製品が登場したこと。そして3つめは，後述するXeon Phiシリーズの将来製品についてである。順番に説明していこう。

2011年に撮影された先代「天河1」の一部

　天河“2”とあることからも分かるとおり，同機には先代にあたる「天河一号A」（Tianhe-1A。以下，天河1）というスーパーコンピュータが存在する。2010年にはTOP500 Listで世界最速の座を得たこともあるマシンだ。
　この天河1については，2011年に現地リポートを掲載したことがあるが，IntelのXeonプロセッサにNVIDIAのGPU「Tesla」搭載ボードを組み合わせた，ヘテロジニアス構成（異種アーキテクチャ混合構成）のスーパーコンピュータだった。

GTC Asia 2011に合わせて公開されたGPU搭載のスーパーコンピュータ「天河一号A」を中国で見てきた

　それに対して天河2は，NVIDIAのTeslaは使わずに，“オールIntelアーキテクチャ”で構成されたスーパーコンピュータとなったのが大きな違いである。TOP500 Listの情報によると，天河2が採用したのは，2013年後半に正式発表されると言われている「Xeon E5-2600 v2」シリーズの「Xeon E5-2692」を3万2000個と，4万8000個の「Xeon Phi 31S1P」であるという。

TOP500でナンバー1となった天河2。Xeon E5-2600 v2を3万2000個と，Xeon Phiを4万8000個で構成されたと書かれている

　Xeon Phiシリーズについてはこちらの記事で紹介しているが，x86アーキテクチャに基づくCPUコアを数十個，「Xeon Phi 5110P」の場合は60個も集積した，数値演算アクセラレータである。もとを正せば，かつて「Larrabee」（ララビー，開発コードネーム）と呼ばれて開発が進められながら，最終的に製品化を断念したGPUの技術を，HPC分野向け製品に転用したものだ。
　しかし，天河2に採用されているというXeon Phi 31S1Pは，いまだ未発表の製品で，その詳細な仕様は公開されていない。

　一方，Xeon E5-2600 v2シリーズとは，第3世代Coreプロセッサをベースにした，開発コードネーム「Ivy Bridge-EP」と呼ばれるサーバー向けCPUである。これまた現時点では未発表の製品で，8コア，10コア，12コアの製品がラインナップされると噂されていた。TOP500 Listによると，天河2に採用されたXeon E5-2692は12のCPUコアを内蔵し，動作クロックは2.2GHzであるようだ。

　TOP500 Listで公開されている天河2のデータによると，システム全体で使われているCPUコアの総数は，312万基にも上るという。ではXeonとXeon Phiの内訳はどうなっているのだろうか。簡単に計算してみよう。

　まず12コアのXeon E5-2692が3万2000個だから，CPUコア数は38万4000基となる。これは数字が出ているので確実だ。
　Xeon Phi 31S1Pに搭載されているCPUコア数は不明だが，57基という噂があるうえに，後述する新しい「Xeon Phi 3100」シリーズである「Xeon Phi 3120A」と「Xeon Phi 3120P」が，ともにCPUコアを57基搭載している。そのため，Xeon Phi 31S1Pも57基であると仮定して計算すると，4万8000個で273万6000基になるから，Xeon側と合算すれば，ちょうど312万基になるわけだ。
　Xeon Phi 31S1Pのコア数が57個で正しいのかは分からないが，いずれにしてもx86コアが300万基以上も使用されているという，恐るべきスーパーコンピュータが天河2であるといえよう。

　天河2の理論ピーク性能は，54.9PFLOPS（ペタフロップス，約5万4900TFLOPS）に達するという。そしてTOP500 Listの公式ベンチマークである「LINPACK」（リンパック）を測定したところ，33.86PFLOPS（約3万3860TFLOPS）を実現したとされている。理論性能比では，現在世界第4位の日本製スーパーコンピュータ「京」（11.28PFLOPS）の，実に5倍にもなる。ただし，京はLINPACKで理論性能の93％という驚異的に高い実効性能を達成しているので，LINPACK性能比較では3倍程度だったりもする。

　また，天河2は性能だけでなく，電力効率の高さも謳われている。その消費電力は，公称17.8MWとのこと。ちなみに，京は公称約15MWとされるので，たしかに電力効率も高いと言えそうだ。

　Intelは今回の発表で，「Top 500 Listにリストされている80％以上のスーパーコンピュータが，Intelアーキテクチャを採用している」と述べるなど，Intelアーキテクチャがスーパーコンピュータの世界でも圧倒的優位にあるとアピールしている。
　とくに，Xeon Phiと直接競合するGPUとの比較では，TOP500 Listに掲載されているLINPACKのスコア「Rmax」の値を，Xeon PhiとGPUでそれぞれ合計した値という，意味があるのかないのか分からないような数字を挙げて，全GPUの合計（total Rmax）よりもXeon Phiの合計のほうが大きいと主張しているほどだ。よほど今回のTOP500 Listで勝ったのが嬉しいのだろう。

TOP500 Listの81％がIntelアーキテクチャを採用し，新規にランキング入りしたスーパーコンピュータの，98％がIntelアーキテクチャであるというスライド。要は「うちのアーキテクチャのほうがすげえぞ！」という話だ

次世代のXeon Phiは，14nmプロセスなど

最先端技術がてんこ盛りに

　冒頭で述べた2つめのトピックが，Xeon Phiに新たに3シリーズ5製品が追加されるという情報だ。

　まずハイエンドの「Xeon Phi 7100」シリーズとして，PCI Express拡張カードタイプの「Xeon Phi 7120P」と「Xeon Phi 7120X」が発表された。どちらもCPUコア61基を集積して，動作クロックは1.23GHz。カード上には16GBのメモリを搭載する。既存の「Xeon Phi 5100」シリーズはメモリが8GBだったので，メモリは倍増しているわけだ。

　次なるXeon Phi 3100シリーズは，先に述べたXeon Phi 3120PとXeon Phi 3120Aがラインナップされる。いずれも2012年11月に開かれた「Supercomputing Conference 2012」^※で存在が明らかにされていた製品で，ようやく正式に出荷されたようだ。先述のとおりCPUコア数は57基で，動作クロックは1.1GHz。倍精度演算性能は1.1TFLOPSになるという。
※International Supercomputing Conferenceとは別のイベント。

　興味深いのは，第3の「Xeon Phi 5100」シリーズだ。高密度サーバー向けの製品とされ，Xeon Phi 7100や3100のようなPCI Express拡張カードではなく，ソケット搭載式になるという。「Xeon Phi 5120D」という製品が2013年末のリリースされるというが，今のところスペックは不明だ。

Xeon Phiに，Xeon Phi 7100シリーズとXeon Phi 3100シリーズ，Xeon Phi 5100シリーズの3シリーズ5製品が加わる

　3つめのトピックが，次世代のXeon Phiとなる開発コードネーム「Knights Landing」（ナイツランディング）について，少しだけだが非常に興味深い情報が明らかにされたことである。

　まず重要なのは，Knights Landingはコプロセッサとしてだけでなく，独立したCPUとして使える製品として供給されるという点だろう。
　Intelは，現行のXeon PhiのようなPCI Expressカードでは，ホストCPUとのデータ転送の帯域が限られて性能の向上が阻害されるうえ，プログラムを複雑にする要因になっているとしている。そこで，独立したCPUとして使えるXeon Phiを提供することで，現行製品の抱えるこうした問題を解決しようというわけである。つまり，Knights Landingでは「コプロセッサ」ではないXeon Phiが登場する，ということだろう。

次世代のXeon PhiとなるKnights Landingに盛り込まれる3つの技術要素。最新技術がてんこ盛り，といった感じになりそうだ

　またKnights Landingでは，メモリ帯域を拡大するために「オンパッケージのメモリ」が搭載されるという。詳細は不明だが，もしかすると，第4世代Coreプロセッサの統合グラフィックス機能「Intel Iris Pro Graphics 5200」（GT3e）で採用されている，eDRAMのような形になるかもしれない。

　そしてKnights Landingでは，14nmプロセスが使用されるという。これはIntelが2014年以降のCPUで導入する予定のプロセス技術であるから，つまりKnights Landingが登場するのは，2014年以降ということになる。

　こちらの記事でレポートしているとおり，NVIDIAはISC13で，ARMアーキテクチャへの対応に向けて大きく踏み出している。それに対してIntelは，Xeon Phiを筆頭にx86アーキテクチャの優位性を訴えるという構図となった。Intelは天河2という強力な実績を引っさげてのアピールだけに，説得力はある。HPCの世界で，NVIDIAがIntelにどう対抗していくか，今後も見どころは多そうだ。

Intelのプレスリリース

Intel 公式Webサイト