ハロー!スパコン 富岳版

第5回 これが「富岳ふがく」だ

キャラクターアイコン:スパやん

富岳ふがく」がすごいことはわかったけど、
どのぐらいすごいのか、想像そうぞうがつかへんわ。

キャラクターアイコン:ふがくん

けい」がいてあった部屋にいてあるってことは、けっこう大きいんじゃないかな。

キャラクターアイコン:タイチ

16万CPUシーピーユーが入っているんでしょ? 
どうやってそんなにたくさんのCPUシーピーユー
しまってあるのかな。

キャラクターアイコン:レイナ

CPUシーピーユーをどうやってつないであるのかも、
気になるし。

キャラクターアイコン:コンちゃん

スパコンはCPUシーピーユーだけでは動きませんから、
ほかにもいろいろなものが
必要ひつようじゃないかと思います。

キャラクターアイコン:ももせさん

あらあら、みんな知りたいことがいっぱいね。

キャラクターアイコン:コンちゃん

クイズ:「富岳ふがく」は1秒間にやく40けい回の計算ができます。
日本人全員ぜんいんやく1おく2000万人)が、1秒間に1回計算するとして、
富岳ふがく」と同じ回数の計算をするには、何年かかるでしょうか?

1.やく1年
2.やく10年
3.やく100年

答え:3
1けいは1おくの1おく倍ですから、1おく2000万人で40けい回の計算をするには日本人1人1人が33おく回ぐらい計算をしなければなりません。1日は86,400秒ですから、33おく回の計算をするにはやく4万日、つまり100年以上いじょうの時間がかかります。1おく2000万人が100年かかる計算を「富岳ふがく」は1秒でやってしまうわけです。「富岳ふがく」はものすごく計算が速いことがわかりますね。

クイズ:「富岳ふがく」はどのぐらい広い部屋にかれているでしょう?

1.学校の教室2つ分ぐらい
2.サッカーコート半分ぐらい
3.野球場3つ分ぐらい

答え:2
富岳ふがく」は、サッカーコートの半分ぐらいの面積めんせきの広い部屋(計算機室けいさんいしつ)にかれています。計算機室けいさんいしつには、とても大きな冷蔵庫れいぞうこのような箱(「筐体きょうたい」と言います)がやく400台もあります。そして、1筐体きょうたいにはCPUシーピーユーやく400入っています(図1)。CPUシーピーユーはたらかせるのに必要ひつような電気を送る電線、CPUシーピーユーどうしをつなぐケーブル、CPUシーピーユーやす水を流すためのパイプなどは、計算機室けいさんいしつ床下ゆかしためぐらされており、1つ1つの筐体きょうたいにつながっています。そして、筐体きょうたいのなかでさらにえだ分かれし、1つ1つのCPUシーピーユーにつながっています。CPUシーピーユーやす水はどうの部品の中を通り、直接ちょくせつCPUシーピーユーに触れないようになっています。

図1 富岳の成り立ち

図1 「富岳ふがく」のり立ち
CPUシーピーユーは1つの台に2ずつ固定こていされている。CPUシーピーユーは、ねつを伝えやすいどう(赤茶色)の部品でおおわれており、この部品の中を流れる水でやされるようになっている。CPUシーピーユーが2乗った台(CMUシーエムユー)は、24ずつ大きな台(Shelfシェルフ)に固定こていされ、筐体きょうたいにはそのShelfシェルフが8入っている。つまり、1筐体きょうたいには、2×24×8=384CPUシーピーユーが入っている。その筐体きょうたいやく400集まったものが「富岳ふがく」である。

クイズ:「富岳ふがく」が全力で計算しているとき、1時間にどのぐらい電気を使うでしょうか?

1.4人家族の家の6ヵ月分
2.4人家族の家の6年分
3.4人家族の家の60年分

答え:2
富岳ふがく」が全力で計算するときに使う電気のりょう(電力りょう)は、1時間で30メガワット時です。4人家族が1ヵ月に使う電力りょうは400キロワット時(※)ですから、これはやく6年分(75ヵ月分)にあたります。ずいぶん電気を使うと感じるかもしれませんが、「富岳ふがく」は、なるべく電気を使わないで計算できるようにつくられています。第4回に出てきたように、「富岳ふがく」は「けい」の40倍以上いじょうのスピードで計算できますが、全力で計算するときに使う電力りょうは「けい」の2倍ほどですみます。「富岳ふがく」は計算能力のうりょくだけでなく、しょうエネ性能せいのうもすばらしいのです。2019年には、完成前の「富岳ふがく」が、スパコンの省エネ性能せいのうきそう「Greenグリーン500」というランキングで世界1獲得かくとくしました。
総務省そうむしょうの家計調査ちょうさ(2019年)によると、4人世帯せたいの1ヵ月の平均へいきん電気代はやく12,000円。1キロワット時の電気代が30円として計算。

クイズ:「富岳ふがく」のCPUシーピーユーが働いているとき、どのぐらいのねつが出るでしょうか? 
CPUシーピーユーを1メートル四方にめた場合に出てくるねつりょうは、電気ストーブ何台分だと思いますか?

1.80台分
2.15台分
3.1台分

答え:1
CPUシーピーユーが電気を使って計算すると、電気がねつに変わります。CPUシーピーユーは、温度が上がると計算まちがいをしやすくなるので、普通ふつうのパソコンではファンを回して空気でCPUシーピーユーを冷やしています。しかし、「富岳ふがく」のCPUシーピーユー高性能せいのうで、パソコンのCPUシーピーユーと大きさは同じぐらいなのに何倍も多い計算ができるため、ねつもたくさん出ます。そのりょうは、CPUシーピーユーを1メートル四方にめた場合、電気ストーブ80台分にもなります。ですから、空気だけでやすのではとても間に合いません。このため、CPUシーピーユーの近くにいたどうの部品に水を流してCPUシーピーユーやしています。

CPUシーピーユーを冷やすと水の温度が上がるので、その水は「富岳ふがく」の部屋からパイプを通して外に運ばれ、やされます(図2)。やされた水を、また「富岳ふがく」に送ってCPUシーピーユーやし、いつも決まった温度にたもっているのです。

図2 「富岳」を支えるさまざまな設備

図2 「富岳ふがく」を支えるさまざまな設備せつび
計算機室けいさんいしつは計算機棟きとうの3階にある。2階には、計算機室けいさんいしつの室温を決まった温度に保つための空調機械きかいや、CPUシーピーユーやして温まった水をやすためのねつ交換器こうかんき、「富岳ふがく」に送る電気の電圧でんあつ調節ちょうせいするための変圧器へんあつきがあり、1階には、計算結果けっかめておくためのファイルシステムがある。ねつ交換器こうかんきで水をやすためには、熱源機械棟ねつげんきかいとうというべつ建物たてものにある冷凍機れいとうきやされたべつの水が使われている。「富岳ふがく」をやすための水を、さらにべつの水でやしているのだ。「富岳ふがく」が高い計算能力のうりょく発揮はっきできるのは、こうしたまわりの大きな装置そうちがきちんとはたらいているからである。

TOPへ