KFCR社、科学技術計算向け加速システムGRAPE-9 model5000をリリース

かつてない実用性能と低電力消費を実現

2013.12.17 09:30

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株式会社 K&F Computing Research(本社：東京都調布市、代表取締役社長：福重俊幸、以下 KFCR社)は、科学技術計算向けの演算加速システムGRAPE-9 model5000(以下 GRAPE-9)をリリースしました( http://www.kfcr.jp/grape9.html )。

GRAPE-9は目的とする演算をソフトウェアではなくハードウェアで実現するタイプの加速システムです。PC等の汎用機やGPU等のアクセラレータは、目的とする演算を記述したプログラムをプロセッサに与えることによって任意の演算を行います。これに対しGRAPE-9は、目的とする演算を論理回路(演算パイプライン)としてFPGA(内部回路を書き換え可能な演算チップ)に組み込むことによって演算を行います。この方式は演算の対象ごとに専用回路を用意するため、ハードウェア資源を最大限に有効活用できるという利点があります。演算対象によっては、実用的な計算規模での演算性能と、消費電力当りの性能の両側面において、PCやGPUを凌ぐことが可能です。

例えばGRAPE-9システム1ノードを惑星や球状星団などの高密度天体シミュレーションに用いた場合、演算の実効性能は3Tflops以上、消費電力は300W程度となる見込みです。

GRAPE-9はプロセッサカード16枚を1つの筐体に収容した本体と、それを制御するためのPC等のホスト計算機から構成されています。両者はPCI Expressケーブル(Gen2 16レーン、最大2本)で接続されます。プロセッサカード上には演算用FPGAデバイスとしてAltera社のCyclone V GXが搭載されており、1ノード当り最大480万ロジックエレメント相当の回路を実装可能です。

ユーザはホスト計算機上のアプリケーションプログラムから、演算パイプラインを制御するためのライブラリを呼び出すことによってGRAPE-9を使用します。演算パイプライン内部の詳細設計はライブラリによって隠蔽されており、ユーザはハードウェアの詳細に立ち入ることなく目的の演算を行えます。また演算の並列化はハードウェアレベルで行われるため、ユーザはMPI等を用いた並列プログラムを明示的に記述することなく、複数の演算パイプライン(典型的には1ノードにつき数百本)を並列動作させられます。また天体シミュレーション向けには従来のGRAPEと互換の演算パイプラインおよびライブラリが付属するため、既存のアプリケーションプログラムをそのまま使用できます。

FPGAには重力多体シミュレーション向けの演算パイプラインが書き込まれた状態で出荷されますが、他のパイプライン回路に何度でも書き換えが可能です。ユーザ独自のパイプラインを設計するためにはユーティリティPGPG2(Pipeline Generator for Programmable GRAPE, generation 2)がオプションとして提供されます。PGPG2はC言語に似た高級言語によって記述された演算をもとに、パイプライン回路とその制御ライブラリを自動生成します。

GRAPE-9の標準価格は、プロセッサカード16枚をフル実装したmodel5000が256万円、半分の8枚を実装したmodel5000/8が128万円です(いずれも税抜き)。2年間の初期技術サポートが付属します。

＜会社概要＞
株式会社 K&F Computing Research は先進的なコンピュータハードウェアおよびソフトウェアの開発を行っている企業です。特にハイパフォーマンスコンピューティング分野(数値計算向けの高速演算回路、高速通信機器、高速アルゴリズム等)の設計開発を得意としています。