| トップ500 | |
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| 主要人物 |
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| 設立 | 1993年6月24日 |
| Webサイト | トップ500.org |
TOP500プロジェクトは、世界で最も強力な非分散型コンピュータシステム500のランク付けと詳細を示すものです。このプロジェクトは1993年に開始され、年に2回、スーパーコンピュータの最新リストを公開しています。最初の更新は、常に6月の国際スーパーコンピューティング会議と同時に行われ、2回目は11月のACM/IEEEスーパーコンピューティング会議で発表されます。このプロジェクトは、高性能コンピューティングの傾向を追跡および検出するための信頼性の高い基盤を提供することを目的としており、ランキングはHPLベンチマークに基づいています。[1]は、分散メモリコンピュータ用にFortranで記述された高性能LINPACKベンチマークの移植可能な実装です。
TOP500の最新版は2024年11月に第64版TOP500として発行され、次のTOP500は2025年6月に第65版TOP500として発行される予定です。2024年11月以来、米国のEl CapitanはTOP500で最も強力なスーパーコンピューターであり、LINPACKベンチマークで1742ペタフロップス(1.742エクサフロップス)に達しています。 [2] 2018年現在、米国はリスト上の総計算能力のシェアが圧倒的に高く(ほぼ50%)なっています。[3] 2023年現在、米国は161台のスーパーコンピューターでシステム数が最も多く、中国は104台で2位です。
2022年6月に発行されたTOP500の第59版は、64ビットスーパーコンピューターのみを特集した最初のTOP500版であり、2022年6月現在、32ビットスーパーコンピューターはリストに載っていない。[要出典] TOP500リストは、テネシー大学ノックスビル校のジャック・ドンガラ、国立エネルギー研究科学計算センター(NERSC)とローレンス・バークレー国立研究所(LBNL)のエリック・ストロマイヤーとホルスト・サイモン、そして2014年に亡くなるまでドイツのマンハイム大学のハンス・マイヤーによって編集されている。[要出典] TOP500プロジェクトには、 Green500(エネルギー効率の測定)やHPCG (I/O帯域幅の測定)などのリストも含まれている。[要出典]
歴史

1990年代初頭、意味のある統計を生成するためにスーパーコンピュータの新しい定義が必要でした。1992年にプロセッサ数に基づく測定基準を試した後、マンハイム大学で、インストールされているシステムの詳細なリストを基準として使用するというアイデアが生まれました。1993年初頭、ジャック・ドンガラはLINPACKベンチマークでプロジェクトに参加するよう説得されました。最初のテストバージョンは1993年5月に作成されましたが、インターネットで入手可能なデータに基づいており、次のソースが含まれています。[4] [5]
- グンター・アーレントが管理する「世界で最も強力なコンピューティングサイトのリスト」[6]
- アジア技術情報プログラム(ATIP)のディレクターであるデイビッド・カハナー氏[7]は、1992年に「日本のスーパーコンピュータに関するカハナー報告書」[5]と題する膨大な量のデータを収録した報告書を出版した。[要出典]
これらの情報源からの情報は、最初の 2 つのリストに使用されました。1993 年 6 月以降、TOP500 はサイトとベンダーからの提出のみに基づいて 2 年に 1 回作成されています。1993 年以降、第 1 位のパフォーマンスはムーアの法則に従って着実に成長し、約 14 か月ごとに倍増しています。2018 年 6 月、Summit はRpeak [8]が 187.6593 P FLOPSで最速でした。比較すると、これは1993 年 11 月 (25 年前) に Rpeak 131.0 G FLOPSで最速のシステムであったConnection Machine CM-5/1024 (1,024 コア) の 1,432,513 倍以上高速です。[9]
アーキテクチャとオペレーティングシステム

2022年6月現在[アップデート]、TOP500のスーパーコンピューターはすべて64ビットスーパーコンピューターで、ほとんどがx86-64命令セットアーキテクチャのCPUをベースにしており、そのうち384台はIntel EMT64ベース、101台はAMD AMD64ベースで、後者には上位8台のスーパーコンピューターが含まれています。他の15台のスーパーコンピューターはすべてRISCアーキテクチャをベースにしており、そのうち6台はARM64ベース、7台はIBM Powerマイクロプロセッサーで使用されるPower ISAベースです。[要出典]
近年、ヘテロジニアスコンピューティングがTOP500を独占しており、そのほとんどはNvidiaのグラフィックス処理ユニット(GPU)またはIntelのx86ベースのXeon Phiをコプロセッサとして使用しています。これは、ワットあたりのパフォーマンスが優れており、絶対的なパフォーマンスが高いためです。AMD GPUがトップ1位を獲得し、リストのトップ10でNvidiaを追い出しました。最近の例外には、前述の富岳、Sunway TaihuLight、京コンピュータが含まれます。天河2Aも興味深い例外で、米国の制裁によりXeon Phiの使用が禁止され、代わりに中国設計のMatrix-2000 [10]アクセラレータを使用するようにアップグレードされました。[引用が必要]
2018年に初めてリストに登場した2台のコンピュータは、TOP500に新しく追加されたアーキテクチャに基づいていました。1台は中国のメーカーSugonの新しいx86-64マイクロアーキテクチャで、 Hygon Dhyana CPU(AMDとのコラボレーションから生まれた、 ZenベースのAMD EPYCのマイナーバリアント)を使用し、38位(現在は117位)にランクされています[11] 。もう1台は、リストに載った最初のARMベースのコンピュータで、 Cavium ThunderX2 CPUを使用しています[12] 。2000年代初頭に32ビット x86、後に64ビット x86-64が台頭する前は、 SPARC、MIPS、PA-RISC、Alphaなど、さまざまなRISCプロセッサファミリがTOP500スーパーコンピュータのほとんどを構成していました。

地球シミュレータ以降の最速スーパーコンピュータはすべてLinuxベースのオペレーティングシステムを使用しています。 2017年11月以降[アップデート]、リストされているすべてのスーパーコンピュータはLinuxカーネルベースのオペレーティングシステムを使用しています。[13] [14]
2015年11月以降、リストに載っているコンピューターでWindowsが稼働しているものはない(一方、マイクロソフトは2021年にLinuxベースのUbuntuで再登場した)。2014年11月、 Windows Azure [15]クラウドコンピューターは最速のスーパーコンピューターのリストから外れ(最高順位は2012年の165位)、上海スーパーコンピューターセンターのMagic Cubeがリスト上の唯一のWindowsベースのスーパーコンピューターとなったが、これもリストから外れた。Magic Cubeは2015年6月に発表されたリストに最後に登場した際は436位で、最高順位は2008年の11位だった。[16]リストにはMac OSコンピューターは載っていない。一度にそのようなシステムは最大5台あり、後から登場したWindowsシステムより1台多い一方、Windowsの合計パフォーマンスシェアは高かった。しかし、リスト全体での相対的なパフォーマンスシェアは似ており、どちらも決して高くはなかった。 2004年には、Mac OS XをベースにしたSystem Xスーパーコンピュータ(Xserve、2,200個のPowerPC 970プロセッサを搭載)が7位にランクされたこともあった。[17]
MIPSシステムがリストから完全に消えてから10年以上が経ちましたが[18]、 2017年11月に4位に躍進したGyoukouスーパーコンピュータには、コプロセッサの小さな部分としてMIPSベースの設計がありました[19]。2,048コアのコプロセッサ(およびそれぞれに8×6コアMIPS、これにより「外部のIntel Xeon E5ホストプロセッサに依存する必要がなくなりました」[20])の使用により、このスーパーコンピュータは他のトップ10よりもはるかにエネルギー効率が高くなりました(つまり、Green500で5位になり、他の同様のZettaScaler-2.2ベースのシステムが最初の3つのスポットを占めました)。[21] 1986万コアで、コア数では圧倒的に最大のシステムであり、当時最高のメニーコアシステムであった中国のSunway TaihuLightのほぼ2倍でした。
トップ500
2024年11月現在[アップデート]、スーパーコンピューターの首位はEl Capitanで、Green500のトップはNvidia Grace Hopper GH200スーパーチップを搭載したBull Sequana XH3000システムのJEDIです。2022年6月、Graph500の上位4つのシステムはAMD CPUとAMDアクセラレーターの両方を使用していました。アップグレード後、2020年11月の第56回TOP500では、
富岳はHPL性能を442ペタフロップスまで向上させました。これは、2020年6月のデビュー時にシステムが達成した416ペタフロップスからわずかに増加したものです。さらに重要なのは、ARMv8.2ベースの富岳が新しい混合精度HPC-AIベンチマークで性能を2.0エクサフロップスまで向上させ、6か月前に記録した1.4エクサフロップスの記録を上回ったことです。これは、あらゆるタイプのハードウェアであらゆる精度で1エクサフロップスを超えた最初のベンチマーク測定値を表しています。[22]
これまで最速だったスーパーコンピュータである Summit は、現在 IBM POWER9 CPU を搭載した IBM 製スーパーコンピュータの中で最高位です。Sequoiaはリストから完全に外れた最後の IBM Blue Gene/Qモデルになりました。Sequoia は、第 52 回リストでは 10 位にランクされていました (アップグレード後の 2012 年 6 月の第 41 回リストでは 1 位でした)。
初めて、500 台すべてのシステムが High Performance Linpack (HPL) ベンチマークでペタフロップス以上を達成し、リストのエントリ レベルは現在 1.022 ペタフロップスです。ただし、別のベンチマークでは、「HPCG ベンチマークでペタフロップスを超えたシステムは、Summit と Sierra の 2 つだけで、それぞれ 2.9 ペタフロップスと 1.8 ペタフロップスを達成しています。現在のリストの HPCG 結果の平均は 213.3 テラフロップスで、6 か月前の 211.2 テラフロップスからわずかに増加しています。[23]
マイクロソフトは、6つのMicrosoft Azureインスタンス( Ubuntuを使用/ベンチマークされているため、すべてのスーパーコンピューターは依然としてLinuxベース)でTOP500リストに復帰しました。CPUとGPUは同じベンダー製で、最速のものは現在11位、[24]もう1つは以前は10位でした。[25]そして、1つのAWSインスタンスを持つアマゾンは現在64位にランクされています(以前は40位でした)。Armベースのスーパーコンピューターの数は6で、現在すべてのArmベースのスーパーコンピューターは、第2位のシステムと同じ富士通CPUを使用しており、次のCPUは以前は13位でしたが、現在は25位です。[26]
凡例: [29]
- ランク – TOP500 ランキング内の位置。TOP500 リスト テーブルでは、コンピューターはまず Rmax 値で順序付けられます。異なるコンピューターのパフォーマンス (Rmax 値) が同じ場合は、順序は Rpeak で決まります。同じコンピューターを持つサイトの場合、順序はメモリ サイズ順、次にアルファベット順になります。
- Rmax – LINPACKベンチマークスイートを使用して測定された最高スコア。これは、コンピュータの順位付けに使用される数値です。1秒あたりの64ビット浮動小数点演算の1000兆回、つまりペタFLOPSで測定されます。[30]
- Rpeak – システムの理論上のピーク性能です。ペタフロップス単位で計算されます。
- 名前 – 一部のスーパーコンピューターは、少なくともその場所においては固有であるため、所有者によって名前が付けられます。
- モデル – 販売されているコンピューティング プラットフォーム。
- プロセッサ –命令セットアーキテクチャまたはプロセッサマイクロアーキテクチャ、および利用可能な場合は GPU とアクセラレータ。
- インターコネクト –コンピューティング ノード間の相互接続。パフォーマンス シェアではInfiniBandが最も多く (38%) 使用され、コンピューター数ではギガビット イーサネットが最も多く (54%) 使用されています。
- 製造元 – プラットフォームとハードウェアの製造元。
- サイト – スーパーコンピュータを運用している施設の名前。
- 国 – コンピュータが所在する国。
- 年 – インストールまたは最後のメジャーアップデートの年。
- オペレーティング システム – コンピューターが使用するオペレーティング システム。
その他のランキング
上位の国
以下の数字は、リストされている各国または地域にある TOP500 のコンピュータの数を表しています。2024 年現在、リストに載っているスーパーコンピュータの数は米国が最も多く、172 台あります。米国は、6,324 ペタフロップス Rmax で最も高い総合計算能力を誇り、日本 (919 Plop/s) が 2 位、ドイツ (396 Plop/s) が 3 位となっています。
国別TOP500最速スーパーコンピュータ
(2023年11月現在[69])
システムが第1位にランクイン
- HPE Cray El Capitan(ローレンス・リバモア国立研究所 米国、2024年11月~現在)[70]
- HPE Cray Frontier(オークリッジ国立研究所 米国、2022年6月~2024年11月)[71]
- スーパーコンピュータ富岳(理化学研究所計算科学研究センター、2020年6月~2022年6月)[ 72]
- IBMサミット(オークリッジ国立研究所、 米国、2018年6月-2020年6月)[73]
- NRCPC Sunway TaihuLight (中国無錫の国家スーパーコンピューティングセンター、2016年6月~2017年11月)
- NUDT Tianhe-2 A(中国広州国家スーパーコンピューティングセンター、2013年6月~2016年6月)
- クレイタイタン(オークリッジ国立研究所 、米国、2012年11月-2013年6月)[74]
- IBM Sequoia Blue Gene/Q(ローレンス・リバモア国立研究所 米国、2012年6月~11月)[75]
- 富士通「京」コンピュータ(理化学研究所計算科学研究機構、2011年6月~2012年6月)
- NUDT天河-1 A (中国天津国家スーパーコンピューティングセンター 、2010 年 11 月 – 2011 年 6 月)
- クレイジャガー(オークリッジ国立研究所 、米国、2009年11月~2010年11月)
- IBMロードランナー(ロスアラモス国立研究所 米国、2008 年 6 月 – 2009 年 11 月)
- IBM Blue Gene /L(ローレンス・リバモア国立研究所、 米国、2004年11月-2008年6月)[76]
- NEC地球シミュレータ(地球シミュレータセンター、 2002年 6 月 – 2004 年 11 月)
- IBM ASCI White (ローレンス・リバモア国立研究所 、米国、2000年11月~2002年6月)
- インテルASCIレッド(サンディア国立研究所 米国、1997年6月-2000年11月)[77]
- 日立CP-PACS (筑波大学、 1996年11月~1997年6月)
- 日立SR2201 (東京大学 、1996 年 6 月 – 1996 年 11 月)
- 富士通数値風洞(日本航空宇宙技術研究所 、1994年11月~1996年6月)
- Intel Paragon XP/S 140 (サンディア国立研究所 米国、1994 年 6 月 – 1994 年 11 月)
- 富士通数値風洞(日本航空宇宙技術研究所 、1993年11月~1994年6月)
- TMC CM-5 (ロスアラモス国立研究所 米国、1993年6月~1993年11月)
追加統計
2024年11月時点のシステム数[アップデート]:[78]
注: TOP500 システムのすべてのオペレーティング システムはLinuxファミリ ベースですが、上記の Linux は汎用 Linux です。
Sunway TaihuLightは CPU コア数が最も多いシステム (10,649,600) です。Tianhe -2は GPU/アクセラレータ コア数が最も多いシステム (4,554,752) です。Auroraは38,698 キロワットで消費電力が最も大きいシステムです。
スーパーコンピューティングの新たな発展
2014年11月、米国が世界最速のスーパーコンピュータの座を中国の天河2号の座から奪うために2台の新しいスーパーコンピュータを開発していると発表された。2台のコンピュータ、シエラとサミットは、それぞれ天河2号のピーク時55ペタフロップスを超える。2台のうちより高性能なサミットは、ピーク時150~300ペタフロップスを実現する。[79] 2015年4月10日、米国政府機関は、中国のスーパーコンピュータセンターへのNvidiaのチップの販売を「米国の国家安全保障上の利益に反する行為」として禁止した。 [80]また、米国によると核兵器の研究に使用されているため、Intel Corporationは中国にXeonチップを提供することを禁止した。この研究は、米国輸出管理法で米国企業が関与することを禁じられている。「商務省は、このマシンで核研究が行われることを懸念しているとして拒否した。」[81]
2015年7月29日、オバマ大統領は、エクサスケール(1000ペタフロップス)システムの開発を加速し、ポスト半導体コンピューティングの研究に資金を提供することを求める国家戦略コンピューティングイニシアチブを創設する大統領令に署名した。[82]
2016年6月、日本の富士通は国際スーパーコンピューティング会議で、将来のエクサスケール・スーパーコンピュータにARMv8アーキテクチャを実装した自社設計のプロセッサを搭載すると発表した。富士通が理化学研究所向けに実施しているFlagship2020プログラムは、富岳スーパーコンピュータを通じて2020年までにエクサフロップスの壁を破る計画だ(「中国とフランスにはそのチャンスがあり、米国は少なくとも現時点ではエクサフロップスの壁を破る2023年まで待つことに満足しているようだ」[83] )。これらのプロセッサは、富士通がArmと共同で開発しているHPC-ACE2に相当するARMv8アーキテクチャの拡張機能も実装する。[83]
2016年6月、Sunway TaihuLightはLinpackベンチマークで93ペタフロップス/秒(PFLOP/秒)を記録し、第1位のシステムとなった。[84]
2016年11月、ピッツ・ダインが8位から3位に昇格し、米国では2度目となるTOP3以下のシステムが存在しない状況となった。[85] [86]
中国済南市に拠点を置くInspurは、最大規模のHPCシステムメーカーの1つです。2017年5月現在[アップデート]、Inspurは64ウェイシステムを製造した3番目のメーカーとなっています。この記録はこれまでIBMとHPが保持していました。同社は100億ドル以上の収益を上げており、スーダン、ジンバブエ、サウジアラビア、ベネズエラなどの国々に数多くのシステムを提供してきました。Inspurは、天河2号と太湖スーパーコンピューターの両方の背後にある主要な技術パートナーでもあり、2017年11月までTOP500リストの上位2位を占めていました。InspurとSupermicroは、2017年5月にSR-AIやAGX-2など、GPUを使用したHPC向けのプラットフォームをいくつかリリースしました。[87]
2018年6月、米国テネシー州オークリッジ国立研究所(ORNL)のIBM製システムであるSummitが122.3ペタフロップス/秒(PFLOP/秒)の性能で第1位を獲得し、米国カリフォルニア州ローレンスリバモア国立研究所の非常によく似たシステムであるSierraが第3位を獲得しました。これらのシステムは、HPCGベンチマークでも最初の2つのスポットを獲得しました。SummitとSierraのおかげで、米国はHPCパフォーマンスの消費者として、インストールされたパフォーマンス全体の38.2%で再びトップに立ち、中国はインストールされたパフォーマンス全体の29.1%で2位になりました。史上初めて、主要なHPCメーカーが米国企業ではありませんでした。レノボはインストールされたシステムの23.8%でトップになりました 。
2019年3月18日、米国エネルギー省とインテルは、 2021年末までにアルゴンヌ国立研究所で初のエクサフロップス・スーパーコンピュータが稼働する予定であると発表した。Auroraと名付けられたこのコンピュータは、インテルとクレイによってアルゴンヌに納入された。[89] [90]
2019年5月7日、米国エネルギー省はオークリッジ国立研究所に「フロンティア」スーパーコンピュータを構築する契約をクレイ社と締結したと発表した。フロンティアは2021年に稼働開始が予定されており、1.5エクサフロップスを超える性能を備え、当時は世界で最も強力なコンピュータとなるはずである。[91]
2019年6月以降、TOP500システムはすべて、ハイパフォーマンスLinpack (HPL)ベンチマークで1ペタフロップス以上の性能を発揮しており、リストへのエントリーレベルは現在1.022ペタフロップスとなっている。[92]
2022年5月、フロンティアスーパーコンピュータはエクサスケールの壁を破り、1秒あたり1京回以上の64ビット浮動小数点演算を実行しました。フロンティアは約1.1エクサフロップスを記録し、これまでの記録保持者である富岳を上回りました。[93] [94]
リストに載っていない大型機械
いくつかの主要なシステムはリストに載っていない。顕著な例はNCSAのBlue Watersで、同組織はリストに参加しない決定を公表した[95]。その理由は、リストはシステムが有用な作業を行う能力を正確に示していないと感じているためである[96]。他の組織は、セキュリティや商業的競争力の理由でシステムをリストに載せないことにしている。その一例は、2021年3月に完成した青島のNational Supercomputing CenterのOceanLightスーパーコンピュータで、ゴードン・ベル賞に応募され、受賞した。このコンピュータはエクサフロップスのコンピュータであるが、TOP500リストには提出されなかった。TOP500リストに提出された最初のエクサフロップスマシンはFrontierであった。アナリストは、NSCQが世界初のエクサスケール・スーパーコンピュータとなるはずだったものを提出しなかった理由は、米中貿易戦争を背景に、米国内の政治的感情や恐怖を煽ることを避けるためではないかと疑った。[97] RIKEN MDGRAPE-3やMDGRAPE-4など、ベンチマークを実行できない、または実行できない追加の専用マシンは含まれていません。
Google Tensor Processing Unit v4ポッドは1.1エクサフロップスのピーク性能を発揮しますが[98]、 TPU v5pはBfloat16浮動小数点形式で4エクサフロップスを超える性能を発揮します[99]。ただし、これらのユニットは機械学習のワークロードを実行するために高度に特化されており、TOP500は特定の数値精度を使用して特定のベンチマークアルゴリズムを測定します。
2024年3月、Meta AIは24,576個のH100 GPUを備えた2つのデータセンターの運用を明らかにした。 [100]これはMicrosoft Azure Eagle(2024年9月時点で第3位)のほぼ2倍であり、TOP500で3位と4位を占めることができたが、どちらもベンチマークされていない。10月に行われた同社の2024年第3四半期の収益報告で、M.ザッカーバーグは10万台を超えるH100を備えたクラスターの使用を明らかにした。[101]
xAI Memphis Supercluster(別名「Colossus」)には、同じH100 GPUが10万個搭載されていると言われており、当初から導入されていたが、電力不足のためフル稼働していないと報告されている。 [102]
リストから外れたコンピュータとアーキテクチャ
IBM Roadrunner [103]はリストに載っていません(CellコプロセッサやPowerXCellを使用している他の製品も同様です)。
Itaniumベースのシステムは2004年に第2位に到達しましたが、 [104] [105]現在は残っていません。
同様に(SIMD型ではない)ベクトルプロセッサ(NECベース、例えば2002年に最速だった地球シミュレータ[106]など)もリストから外れている。また、過去に多くのスポットを占めていた Sun Starfireコンピュータも現在は表示されなくなっている。
リストに載っていた最後のLinux以外のコンピュータ(POWER7上で動作するAIXコンピュータ2台)は(2017年7月には494位と495位、[107]当初は86位と85位だった)、2017年11月にリストから外れた。
注記
- 64ビットスーパーコンピューターのみを特集したTOP500の最初の版は、2022年6月に発行されたTOP500の第59版でした。
- 2022 年 6 月現在、TOP500 には 64 ビット スーパーコンピューターのみが掲載されています。
- 世界で最も強力なスーパーコンピューターは米国と日本のものです。
参照
参考文献
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-2.2 の原動力は PEZY-SC2 です。SC2 は、2 倍のコア数 (8 ウェイ SMT の 2,048 コア、合計 16,384 スレッド) を備えた第 2 世代チップです。[…] 第 1 世代の SC には 2 つの ARM926 コアが組み込まれていましたが、基本的な管理とデバッグには十分でしたが、その処理能力はそれ以上には不十分でした。SC2 は、PEZY コアと同じメモリ アドレスを共有する 6 コアの P クラス P6600 MIPS プロセッサを使用しており、パフォーマンスが向上し、データ転送のオーバーヘッドが削減されています。強力な MIPS 管理コアにより、Xeon ホスト プロセッサを完全に排除することも可能になりました。ただし、PEZY はまだこれを実現していません。
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外部リンク
- 公式サイト
- TOP500のLINPACKベンチマーク
