理化学研究所 計算科学研究センター

メニュー
メニュー
OVERVIEW 計算科学研究機構とは

次世代高性能アーキテクチャ研究チーム

ポストムーアに向けた次世代の高性能計算機アーキテクチャを探求

「京」やポスト「京」といった近年の計算機システムの高速化のトレンドは、ムーアの法則として知られるトランジスタ微細化により支えられてきた。しかし、ムーアの法則も近い将来に終焉を迎えると考えられており、性能と電力効率を将来にわたりスケール可能な高性能計算機システムの実現は、今後取り組むべき最も重要な課題の一つである。当研究チームでは、「京」・ポスト「京」をベースとしつつ、その改良を含むソフトウェアとハードウェアによって構成される次世代の高性能計算機アーキテクチャと、エクサスケールシステムの電力効率の改善に関する研究・開発に取り組んでいる。特に、デバイスの進化を踏まえたシストリックアレイやニューロモーフィック計算といった非ノイマン型計算機、次世代の不揮発性メモリやさまざまな種類の演算加速機構と汎用プロセッサを高度に融合可能なアーキテクチャ、 機械学習の計算を加速することによるシミュレーションの高度化、量子計算と古典計算のそれぞれの利点を生かしたハイブリッドな計算機アーキテクチャなど、次世代アーキテクチャやそれらを活かすアルゴリズムの研究と、「京」・ポスト「京」上でのコデザイン評価を主軸に研究を行っている。

おもな研究内容

次世代高性能計算機システムの電力管理手法の開発
エクサスケール級や、さらに次世代の高性能計算システムでは、消費電力がシステム設計や実効性能を制約する最大の要因になると考えられている。その解決策の一つとして、ピーク消費電力が電力制約を超過することを許し、ハードウェアがもつ電力性能の調整ノブを適応的に制御することで実効電力を制約以下に抑えるシステム形態が提唱されている。そのようなシステムでは、利用可能な全ハードウェア資源を使い切るのではなく、限られた電力資源を計算・記憶・通信という要素間、あるいは特徴の異なるジョブ間で適応的に配分することが重要である。このために、アプリケーションの特性と運用状況に合わせた電力性能ノブ最適化ツールと、電力を含めたシステムの資源管理ソフトウェアを開発中である。例えば、計算ノード間の電力のばらつきに対応したノード間電力配分最適化をすると、同一の電力制約下で最大5.4倍の性能向上が得られることもわかっている。また、ジョブ間で電力資源の配分が可能なジョブスケジューラを、世界的に広く利用されているSlurm Resource Managerをベースに開発し、1000ノード規模の計算機クラスタ環境で動作させることに成功している。


開発した電力管理機能をもつSlurmベースの資源管理ツール

関連サイト

チームリーダー近藤 正章

チームリーダー
近藤 正章(こんどうまさあき)

略歴: 詳細を見る