Fugaku (supercomputador)

supermercado japonês

Fugaku (富岳?), nomeado após um nome alternativo para o Monte Fuji, é um dito supercomputador exascale[1][2] (embora ainda seja apenas petascale nos benchmarks principais), do instituto RIKEN, localizado no Centro de Ciência Computacional em Kobe, Japão. Ele começou a ser desenvolvido em 2014 como sucessor do computador K e está oficialmente programado para começar a operar em 2021.[3] O Fugaku fez sua estreia em 2020[4] e se tornou o supercomputador mais rápido do mundo na lista TOP500 de junho de 2020, além de se tornar o primeiro computador baseado em arquitetura ARM a conseguir isso. Até então, fevereiro de 2021, o Fugaku é considerado o supercomputador mais rápido do mundo.

PRIMEHPC FX1000 (um dos "nós/racks" do Fugaku) em SC 19

HardwareEditar

O supercomputador é construído com o microprocessador Fujitsu A64FX. Esta CPU é baseada na arquitetura de processador ARM versão 8.2A e adota as Scalable Vector Extensions para supercomputadores.[5] O Fugaku foi projetado para ser cerca de 100 vezes mais poderoso do que o computador K (ou seja, uma meta de alcançar o desempenho de 1 exaFLOPS ).[6][7]

A configuração inicial (junho de 2020) do Fugaku usava 158.976 CPUs A64FX unidas usando a fusão torus proprietária da Fujitsu. Um upgrade em novembro de 2020 aumentou o número de processadores.

SoftwareEditar

O Fugaku usará um "sistema operacional leve com vários núcleos" denominado IHK/McKernel. O sistema operacional usa o Linux e o sistema McKernel, funcionando simultaneamente e lado a lado. A infraestrutura em que ambos os kernels são executados é chamada de Interface para Kernels Heterogêneos (IHK). As simulações de alto desempenho são executadas no McKernel, com Linux disponível para todos os outros serviços compatíveis com POSIX.[8][9][10]

Além do software do sistema, o supercomputador executou muitos tipos de aplicações, incluindo vários benchmarks. Executando o principal benchmark HPL, usado pela TOP500, o Fugaku está em petascale e quase na metade da exascale. Além disso, Fugaku estabeleceu recordes mundiais em pelo menos três outros benchmarks, incluindo HPL-AI; em 2.0 exaflops, o sistema excedeu o limite exascale para o benchmark. Uma descrição desse benchmark é a seguinte:

O método solucionador escolhido é uma combinação da decomposição LU e de um refinamento iterativo executado posteriormente para trazer a solução de volta à precisão de 64 bits. A inovação do HPL-AI está em eliminar a necessidade de realizar a computação de 64 bits em todo o processo de solução e, em vez disso, optar por uma precisão baixa (provavelmente 16 bits) para a decomposição LU e uma iteração sofisticada para recuperar a precisão perdida na decomposição.[11]

DesempenhoEditar

O desempenho inicial relatado do Fugaku foi um Rmax de 416 petaFLOPS no benchmark LINPACK de alto desempenho FP64 usado pelo TOP500. Após o upgrade de novembro de 2020 no número de processadores, o desempenho do Fugaku aumentou para um Rmax de 442 petaFLOPS.

O Fugaku também alcançou[quando?] primeiros lugares em outras classificações que testam computadores em diferentes cargas de trabalho, incluindo Graph 500, HPL-AI e HPCG . Nenhum supercomputador anterior liderou todas as quatro classificações ao mesmo tempo.[12]

Após um upgrade de hardware, em novembro de 2020, "o Fugaku aumentou seu desempenho no novo benchmark de precisão mista HPC-AI para 2.0 exaflops, superando a marca de 1.4 exaflops registrada há seis meses. Estas representam as primeiras medições de benchmark acima de um exaflop para qualquer precisão em qualquer tipo de hardware. "(Um aumento de 42%) [13] Curiosamente, a contagem de núcleos Arm A64FX aumentou apenas 4,5%, para 7.630.848, mas o desempenho medido aumentou muito mais nesse benchmark (e o sistema não usa outros recursos de computação, como GPUs), e um pouco mais no TOP500, ou 6,4%, para 442 petaflops, um novo recorde mundial[14] e ampliando a lacuna para o próximo computador nessa quantidade. Para o benchmark High-Performance Conjugate Gradient (HPCG), é mais de 5,4x mais rápido, a 16,0 HPCG-petaflops, do que o sistema número dois, Summit,[15] que também é o segundo no TOP500.

O desempenho do Fugaku supera o desempenho combinado dos 4 supercomputadores seguintes na lista dos 500 melhores (quase os 5 seguintes) e ultrapassa em 45% a margem de todos os outros 10 melhores computadores no benchmark HPCG.[16]

HistóricoEditar

Em 23 de maio de 2019, o instituto RIKEN anunciou que o supercomputador passaria a se chamar Fugaku.[17] Em agosto de 2019, o logotipo do Fugaku foi revelado; ele representa o Monte Fuji, simbolizando "o alto desempenho do Fugaku" e "a ampla gama de seus usuários".[18][19] Em novembro de 2019, o protótipo do Fugaku conquistou o primeiro lugar na lista Green500.[20][21] O embarque dos racks de equipamentos para as instalações da RIKEN começou em 2 de dezembro de 2019,[22] e foi concluído em 13 de maio de 2020.[23] Em junho de 2020, Fugaku se tornou o supercomputador mais rápido do mundo na lista TOP500, substituindo o IBM Summit.

Fugaku tem sido usado para pesquisas sobre máscaras relacionadas à pandemia COVID-19.[24][25]

CustoEditar

Em 2018, a Nikkei relatou que o programa custaria ¥130 bilhões (c. US$ 1 bilhão).

ComparaçãoEditar

Gráfico de comparação de desempenho e custo com computadores classificados em primeiro lugar no TOP500
Nome Ano inicial Ano de término Desempenho
( PFLOPS ) [nota 1]
Custo
(milhões de dólares)

(não ajustado pela inflação)

Classificação TOP500 Fornecedor de CPU / GPU CPU Sistema Operacional
Fugaku 2020 - 415 1213[nota 2] 1 de junho de 2020 Fujitsu A64FX Kernel baseado em Linux personalizado
Summit 2018 - 148 300[26] Junho de 2018 a 1 de novembro de 2019 IBM, NVIDIA POWER9, Tesla Linux (RedHat)
Sierra 2018 - 94 Novembro de 2018 a 2 de novembro de 2019
Sunway TaihuLight 2016 - 93 280[27] Junho de 2016 a 1 de novembro de 2017 NRCPC Sunway SW26010 Linux (Raise)
K 2011 2019 10 1045[28] Junho de 2011 a 1 de novembro de 2011 Fujitsu SPARC64 VIIIfx Linux
Recordes
Precedido por:
{{{antes}}}
Supercomputador mais poderoso do mundo
Junho 2020 -
Titular do cargo

Notas

  1. Baseado na medida Rmax do TOP500 usando o benchmark LINPACK com uma precisão FP64.
  2. Esse é o custo total do projeto, envolvendo a criação das tecnologias e não somente o custo da máquina.

Ver tambémEditar

Referências

  1. «Japan's Fugaku gains title as world's fastest supercomputer». www.riken.jp (Nota de imprensa) (em inglês). Consultado em 7 de dezembro de 2020 
  2. Dorrier, Jason (25 de junho de 2020). «The World's New Fastest Supercomputer Is an Exascale Machine for AI». Singularity Hub (em inglês). Consultado em 7 de dezembro de 2020 
  3. «スーパーコンピュータ「富岳」プロジェクト» (em japonês). 理化学研究所. Consultado em 25 de maio de 2019 
  4. «Supercomputer Fugaku, named after Mt. Fuji, makes its debut». The Asahi Shimbun. 16 de junho de 2020. Consultado em 23 de junho de 2020 
  5. «ポスト「京」のCPUの仕様を公表» (em japonês). 富士通. 22 de agosto de 2018. Consultado em 25 de maio de 2019 
  6. «スパコン「京」後継機は「富岳」 計算性能100倍、21年稼働». 毎日新聞 (em japonês). 23 de maio de 2019. Consultado em 30 de maio de 2019 
  7. «Fugaku Remakes Exascale Computing In Its Own Image». 9 de dezembro de 2019. Consultado em 22 de junho de 2020 
  8. «Outline of the Development of the Supercomputer Fugaku». RIKEN Center for Computational Science. Consultado em 23 de junho de 2020 
  9. «McKernel». RIKEN. Consultado em 23 de junho de 2020 
  10. mckernel no GitHub
  11. «HPL-AI Mixed-Precision Benchmark — HPL-AI 0.0.2 documentation». icl.bitbucket.io. Consultado em 18 de novembro de 2020 
  12. Byford, Sam (23 de junho de 2020). «ARM-based Japanese supercomputer is now the fastest in the world». The Verge (em inglês). Consultado em 23 de junho de 2020 
  13. «Novembro 2020 | TOP500». www.top500.org. Consultado em 18 de novembro de 2020 
  14. «Supercomputer Fugaku - Supercomputer Fugaku, A64FX 48C 2.2GHz, Tofu interconnect D | TOP500». www.top500.org. Consultado em 18 de novembro de 2020 
  15. «HPCG - Novembro 2020 | TOP500». www.top500.org. Consultado em 18 de novembro de 2020 
  16. «HPCG - Novembro 2020 | TOP500». www.top500.org. Consultado em 1 de dezembro de 2020 
  17. «ポスト「京」の名称 「富岳(ふがく)」に決定» (em japonês). 理化学研究所. 23 de maio de 2019. Consultado em 25 de maio de 2019 
  18. «スーパーコンピュータ「富岳」プロジェクト» (em japonês). 理化学研究所. Consultado em 25 de maio de 2019 
  19. «R-CCS announced the Fugaku logo | RIKEN Center for Computational Science RIKEN Website». www.r-ccs.riken.jp. RIKEN Center for Computational Science. Consultado em 23 de Junho de 2020 
  20. «Novembro 2019». TOP500.org. Consultado em 20 de novembro de 2019 
  21. «Fugaku prototype named greenest supercomputer». RIKEN. 18 de novembro de 2019. Consultado em 20 de novembro de 2019 
  22. «Fujitsu Begins Shipping Supercomputer Fugaku». Fujitsu. 2 de dezembro de 2019. Consultado em 23 de junho de 2020 
  23. «Delivery of the Supercomputer Fugaku has been Completed». RIKEN Center for Computational Science. 13 de maio de 2020. Consultado em 23 de junho de 2020 
  24. McCurry, Justin (26 de Agosto de 2020). «Non-woven masks better to stop Covid-19, says Japanese supercomputer». The Guardian (em inglês). Consultado em 22 de Setembro de 2020 
  25. McCurry, Justin (22 de Setembro de 2020). «Face shields ineffective at trapping aerosols, says Japanese supercomputer». The Guardian. Consultado em 22 de Setembro de 2020 
  26. Shankland, Stephen (26 de junho de 2018). «スパコン「TOP500」、IBM製「Summit」で米が中国を抜き首位に返り咲き» (em japonês). ZDNet Japan. Consultado em 28 de outubro de 2020 
  27. 伊本貴士 (24 de junho de 2020). «頂上極めた「富岳」の次の挑戦、日本が強い分野の開発に生かせるか» (em japonês). 日経クロステック. Consultado em 28 de outubro de 2020 
  28. 田中誠士 (5 de agosto de 2019). «「2位じゃダメ」のスパコン京、見納め 6年超す長寿で» (em japonês). 朝日新聞デジタル. Consultado em 28 de outubro de 2020 

Ligações externasEditar