スーパーコンピューター

読み：スーパーコンピューター
外語：super computer

, 超级计算机

, 超級計算機

品詞：名詞

科学技術計算などに使用される、特殊な高速電子計算機。シミュレーション解析など、通常の電子計算機では不可能な膨大な規模の計算業務に使用される。末尾の音引きを略して「スーパーコンピュータ」とも。略して「スパコン」。

概要

コンピューターの中でも、とりわけ高速な演算処理を行なうために特別に設計されたものをいう。

明確な定義があるわけではないが、開発される時代における一般的なワークステーションなどと比して、特に高い演算処理性能を持ったものが、特別にスーパーコンピューターと呼ばれている。

近年では、整数演算よりも実数演算性能に重きを置いたものをいうことが多いようである。

定義が曖昧であるため性能も千差万別であり、1000億円程度の超高性能な特注品から、NVIDIAが開発した2万円以下で購入できる玩具的な製品まで様々なものがある。

特徴

用途

多くは、大規模で複雑な計算をするために使われている。

解析や分析、分子設計、シミュレーション演算といったものへの応用例が多い。

シミュレーション演算では、専用に設計された「地球シミュレータ」などが代表的である。

バイオ、化学分野で利用される例が多く、このため大学や研究機関で使われることが多いが、企業で使われることもある。

構成

主に、ベクトル型と並列型(スカラー型)がある。

ベクトル型は日本のメーカーが主力で、スパコン専用に設計された、行列計算を得意とするプロセッサーであるベクトル(LIW)ユニットを複数並列させることで高速化を実現する。

並列型(スカラー型)はアメリカのメーカーが主力で、パソコンなどでも使われる低価格な汎用プロセッサーを数百個から数万個並列させることで高速化を実現する。数で勝負する方式で、近年の主流でもある。

この他に、グリッドコンピューティングを応用したものも登場しつつある。

規制

スーパーコンピューターは、核兵器や原子炉の設計など大量破壊兵器の設計に不可欠とあって、輸出に関しては厳しい規制が敷かれている。

しかし、支那にスーパーコンピューターが何の規制も無く存在するという時点で、このような規制はもはや何の意味も無い。

性能

沿革

性能は日進月歩である。2001(平成13)年春時点では実効性能で100GFLOPS程度の速度が一応の基準となっていた。しかし今や、100GFLOPS程度の速度は誤差の数値である。現在は、このようにある程度の速度のあるコンピューターをノードとし、多数組み合わせて一台とするクラスター型が多い。

この性能については年2回、世界の高速なコンピューター上位500位までをランキングするTOP500があり、6月と11月に集計されて発表されるが、この性能もうなぎ上りである。

LINPACKベンチマークが採用された1993(平成5)年以降、第一位は次のような変遷を遂げた。

TMC CM-5 ( アメリカ、1993(平成5)年6月〜 1993(平成5)年11月)
富士通数値風洞 ( 日本、1993(平成5)年11月〜 1994(平成6)年6月)
Intel Paragon XP/S140 ( アメリカ、1994(平成6)年6月〜 1994(平成6)年11月)
富士通数値風洞 ( 日本、1994(平成6)年11月〜 1996(平成8)年6月)
日立 SR2201 ( 日本、1996(平成8)年6月〜 1996(平成8)年11月)
日立 CP-PACS ( 日本、1996(平成8)年11月〜 1997(平成9)年6月)
Intel ASCI Red ( アメリカ、1997(平成9)年6月〜 2000(平成12)年11月)
IBM ASCI White ( アメリカ、2000(平成12)年11月〜 2002(平成14)年6月)
NEC 地球シミュレータ ( 日本、2002(平成14)年6月〜 2004(平成16)年11月)
IBM Blue Gene/L ( アメリカ、2004(平成16)年11月〜 2008(平成20)年6月)
IBM Roadrunner ( アメリカ、2008(平成20)年6月〜 2009(平成21)年11月)
Cray Jaguar ( アメリカ、2009(平成21)年11月〜 2010(平成22)年11月)
NUDT 天河一号A ( 支那、2010(平成22)年11月〜 2011(平成23)年6月)
富士通京 ( 日本、2011(平成23)年6月〜 2012(平成24)年6月)
IBM Sequoia ( アメリカ、2012(平成24)年6月〜 2012(平成24)年11月)
Cray Titan ( アメリカ、2012(平成24)年11月〜 2013(平成25)年6月)
NUDT 天河二号 ( 支那、2013(平成25)年6月〜 2015(平成27)年11月)
NRCPC 神威太湖之光 ( 支那、2016(平成28)年6月〜) ←いまここ

壁突破

世界で初めて1GFLOPS突破 ‐ Cray 2 (1986(昭和61)年)
世界で初めて1TFLOPS突破 ‐ Intel ASCI Red (1997(平成9)年)
世界で初めて1PFLOPS突破 ‐ IBM Roadrunner (2008(平成20)年)

11年ごとに1000倍に性能が上がっていることが分かる。このペースが維持されるなら、世界で初めて1EFLOPSを達成するのは2019(令和元)年になる見込みである。

システム

TOP500上位

2016(平成28)年6月(第47回)

1位に支那の新しい機械が登場し、ダントツの一位を獲得した。アメリカの新機種は7位に登場している。500位以内の台数でも、支那は167台で1位、2位で165台の米国を追い越し、性能面でも欧米勢を引き離し首位に立つことになった。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	93014.6 125435.9	神威太湖之光	Sunway SW26010 260C 10,649,600コア	NRCPC	国立スーパーコンピューティングセンター/無錫支那、2016
2	33862.7 54902.4	天河二号	TH-IVB-FEP Cluster 3,120,000コア	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2013
3	17590.0 27112.5	Titan	Cray XK7 560,640コア	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2012
4	17173.2 20132.66	Sequoia	IBM BlueGene/Q 1,572,864コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2012
5	10510.00 11280.38	京	Fujitsu Cluster 705,024コア	富士通	理化学研究所日本、2011
6	8586.6 10066.3	Mira	IBM BlueGene/Q 786,432コア	IBM	DOE/SC/アルゴンヌ国立研究所アメリカ、2012
7	8100.9 11078.9	Trinity	Cray XC40 301,056コア	Cray	DOE/NNSA/LANL/SNL アメリカ、2016
8	6271.0 7788.9	Piz Daint	Cray XC30 115,984コア	Cray	CSCS スイス、2013
9	5640.2 7403.5	Hazel Hen	Cray XC40 185,088コア	Cray	HLRS ドイツ、2015
10	5537.0 7235.2	Shaheen Ⅱ	Cray XC40 196,608コア	Cray	キング・アブドゥッラー科学技術大学サウジアラビア、2015

2015(平成27)年11月(第46回)

1位から5位は変化なし。6位と8位に新しい機械が登場した。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
6	8100.9 11078.9	Trinity	Cray XC40 301,056コア	Cray	DOE/NNSA/LANL/SNL アメリカ、2015
7	6271.0 7788.9	Piz Daint	Cray XC30 115,984コア	Cray	CSCS スイス、2013
8	5640.2 7403.5	Hazel Hen	Cray XC40 185,088コア	Cray	HLRS ドイツ、2015
9	5537.0 7235.2	Shaheen Ⅱ	Cray XC40 196,608コア	Cray	キング・アブドゥッラー科学技術大学サウジアラビア、2015
10	5168.1 8520.1	Stampede	Dell PowerEdge C8220 462,462コア	Dell	テキサス大学 TACC アメリカ、2012

2015(平成27)年6月(第45回)

1位から6位は変化なし。7位に新しい機械が登場した。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	33862.7 54902.4	天河二号	TH-IVB-FEP Cluster 3,120,000コア	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2013
2	17590.0 27112.5	Titan	Cray XK7 560,640コア	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2012
3	17173.2 20132.66	Sequoia	IBM BlueGene/Q 1,572,864コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2012
4	10510.00 11280.38	京	Fujitsu Cluster 705,024コア	富士通	理化学研究所日本、2011
5	8586.6 10066.3	Mira	IBM BlueGene/Q 786,432コア	IBM	DOE/SC/アルゴンヌ国立研究所アメリカ、2012
6	6271.0 7788.9	Piz Daint	Cray XC30 115,984コア	Cray	CSCS スイス、2013
7	5537.0 7235.2	Shaheen Ⅱ	Cray XC40 196,608コア	Cray	キング・アブドゥッラー科学技術大学サウジアラビア、2015
8	5168.1 8520.1	Stampede	Dell PowerEdge C8220 462,462コア	Dell	テキサス大学 TACC アメリカ、2012
9	5008.9 5872.0	JUQUEEN	IBM BlueGene/Q 458,752コア	IBM	ユーリヒ総合研究機構ドイツ、2012
10	4293.3 5033.2	Vulcan	IBM BlueGene/Q 393,216コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2013

2014(平成26)年11月(第44回)

1位から9位は変化なし。10位に新しい機械が登場した。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
10	3577.0 6131.8	(無名)	Cray CS-Storm 72,800コア	Cray	米国政府、2014

2014(平成26)年6月(第43回)

1位から9位は変化なし。10位に新しい機械が登場した。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	33862.7 54902.4	天河二号	TH-IVB-FEP Cluster 3,120,000コア	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2013
2	17590.0 27112.5	Titan	Cray XK7 560,640コア	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2012
3	17173.2 20132.66	Sequoia	IBM BlueGene/Q 1,572,864コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2012
4	10510.00 11280.38	京	Fujitsu Cluster 705,024コア	富士通	理化学研究所日本、2011
5	8586.6 10066.3	Mira	IBM BlueGene/Q 786,432コア	IBM	DOE/SC/アルゴンヌ国立研究所アメリカ、2012
6	6271.0 7788.9	Piz Daint	Cray XC30 115,984コア	Cray	CSCS スイス、2013
7	5168.1 8520.1	Stampede	Dell PowerEdge C8220 462,462コア	Dell	テキサス大学 TACC アメリカ、2012
8	5008.9 5872.0	JUQUEEN	IBM BlueGene/Q 458,752コア	IBM	ユーリヒ総合研究機構ドイツ、2012
9	4293.3 5033.2	Vulcan	IBM BlueGene/Q 393,216コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2013
10	3143.5 4881.3	(無名)	Cray XC30 225,984コア	Cray	米国政府、2014

2013(平成25)年11月(第42回)

1位から5位は変化なし。6位に新しい機械が登場した。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
6	6271.0 7788.9	Piz Daint	Cray XC30 115,984コア	Cray	CSCS スイス、2013

前回の6位から9位がそのまま7位から10位に降格した。

2013(平成25)年6月(第41回)

2013(平成25)年6月発表の第41回TOP500のうちの上位10システムである。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	33862.7 54902.4	天河二号	TH-IVB-FEP Cluster 3,120,000コア	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2013
2	17590.0 27112.5	Titan	Cray XK7 560,640コア	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2012
3	17173.2 20132.66	Sequoia	IBM BlueGene/Q 1,572,864コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2012
4	10510.00 11280.38	京	Fujitsu Cluster 705,024コア	富士通	理化学研究所日本、2011
5	8586.6 10066.3	Mira	IBM BlueGene/Q 786,432コア	IBM	DOE/SC/アルゴンヌ国立研究所アメリカ、2012
6	5168.1 8520.1	Stampede	Dell PowerEdge C8220 462,462コア	Dell	テキサス大学 TACC アメリカ、2012
7	5008.9 5872.0	JUQUEEN	IBM BlueGene/Q 458,752コア	IBM	ユーリヒ総合研究機構ドイツ、2012
8	4293.3 5033.2	Vulcan	IBM BlueGene/Q 393,216コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2013
9	2897.00 3185.05	SuperMUC	iDataPlex DX360M4 147,456コア	IBM	ライプニッツ計算センタードイツ、2012
10	2566.00 4701.00	天河一号A	NUDT YH Cluster 186,368コア	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2010

2012(平成24)年11月(第40回)

2012(平成24)年11月発表の第40回TOP500のうちの上位10システムである。新機種が続々と登場し、日本の「京」は二位になった。

前回6位だったJaguarは、Titanに進化し1位となった。また、前回8位だったJUQUEENが完成し5位に浮上した。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	17590.0 27112.5	Titan	Cray XK7 560,640コア	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2012
2	16324.75 20132.66	Sequoia	IBM BlueGene/Q 1,572,864コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2012
3	10510.00 11280.38	京	Fujitsu Cluster 705,024コア	富士通	理化学研究所日本、2011
4	8162.38 10066.33	Mira	IBM BlueGene/Q 786,432コア	IBM	DOE/SC/アルゴンヌ国立研究所アメリカ、2012
5	4141.2 5033.2	JUQUEEN	IBM BlueGene/Q 393,216コア	IBM	ユーリヒ総合研究機構ドイツ、2012
6	2897.00 3185.05	SuperMUC	iDataPlex DX360M4 147,456コア	IBM	ライプニッツ計算センタードイツ、2012
7	2660.3 3959.0	Stampede	Dell PowerEdge C8220 204,900コア	Dell	テキサス大学 TACC アメリカ、2012
8	2566.00 4701.00	天河一号A	NUDT YH Cluster 186,368コア	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2010
9	1725.49 2097.15	Fermi	IBM BlueGene/Q 163,840コア	IBM	CINECA イタリア、2012
10	1515.0 1944.4	DARPA Trial Subset	IBM Power 775 63,360コア	IBM	IBM Development Engineering アメリカ、2012

2012(平成24)年6月(第39回)

2012(平成24)年6月発表の第39回TOP500のうちの上位10システムである。新機種が続々と登場し、日本の「京」は二位になった。

今回、上位に増えたものの殆どはIBM BlueGene/Qである。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	16324.75 20132.66	Sequoia	IBM BlueGene/Q 1,572,864コア	IBM	DOE/NNSA/LLNL アメリカ、2012
2	10510.00 11280.38	京	Fujitsu Cluster 705,024コア	富士通	理化学研究所日本、2011
3	8162.38 10066.33	Mira	IBM BlueGene/Q 786,432コア	IBM	DOE/SC/アルゴンヌ国立研究所アメリカ、2012
4	2897.00 3185.05	SuperMUC	iDataPlex DX360M4 147,456コア	IBM	ライプニッツ計算センタードイツ、2012
5	2566.00 4701.00	天河一号A	NUDT YH Cluster 186,368コア	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2010
6	1941.00 2627.61	Jaguar	Cray XT5-HE 298,592コア	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2009
7	1725.49 2097.15	Fermi	IBM BlueGene/Q 163,840コア	IBM	CINECA イタリア、2012
8	1380.39 1677.72	JuQUEEN	IBM BlueGene/Q 131,072コア	IBM	ユーリヒ総合研究機構ドイツ、2012
9	1359.00 1667.17	Curie thin nodes	Bullx B510 77,184コア	Bull SA	CEA/TGCC-GENCI フランス、2012
10	1271.00 2984.30	Nebulae(星雲)	Dawning TC3600 Blade 77,184コア	Dawning	国立スーパーコンピューターセンター深圳支那、2010

2011(平成23)年11月(第38回)

2011(平成23)年11月発表の第38回TOP500の上位10位は、前回と全く同じ。日本が一位を維持したほか、一位の日本以外は、成績は前回のままである。

変更があった1位のみを記載する。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	10510.00 11280.38	京	Fujitsu Cluster 88,128 SPARC64 Ⅷfx	富士通	理化学研究所日本、2011

2011(平成23)年6月(第37回)

2011(平成23)年6月発表の第37回TOP500のうちの上位10システムである。久々に日本が一位に返り咲いた。

なお、2位から5位は前回の1位から4位、8位から10位は前回の5位から7位で、成績は前回のままである。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	8162.00 8773.63	京	Fujitsu Cluster 68,544 SPARC64 Ⅷfx	富士通	理化学研究所日本、2011
2	2566.00 4701.00	天河一号A	NUDT YH Cluster 186,368 Xeon + NVIDIA GPU	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2010
3	1759.00 2331.00	Jaguar	Cray XT5-HE 224,162 Opteron	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2009
4	1271.00 2984.30	Nebulae(星雲)	Dawning TC3600 Blade 55,680 Xeon + 64,960 Tesla	Dawning	国立スーパーコンピューターセンター深圳支那、2010
5	1192.00 2287.63	TSUBAME 2.0	HP Cluster Platform 3000SL 73,278 Xeon、NVIDIA GPU	NEC/HP	東京工業大学日本、2010
6	1110.00 1365.81	Cielo	Cray XE6 142,272 Opteron	Cray	ロスアラモス国立研究所アメリカ、2010
7	1088.00 1315.33	Pleiades	SGI Altix ICE 8200EX/8400EX 111,104 Xeon	SGI	NASAエイムズ研究センターアメリカ、2011
8	1054.00 1288.63	Hopper	Cray XE6 153,408 Opteron	Cray	DOE/SC/LBNL/NERSC アメリカ、2010
9	1050.00 1254.55	Tera-100	Bull bullx super-node S6010/S6030 138,368	Bull SA	フランス原子力庁フランス、2010
10	1042.00 1375.78	Roadrunner	BladeCenter QS22/LS21 122,400 PowerXCell/Opteron	IBM	ロスアラモス国立研究所アメリカ、2009

2010(平成22)年11月(第36回)

2010(平成22)年11月発表の第36回TOP500のうちの上位10システムである。上位10システムは、すべてがLinuxをOSに採用していた。

順位	Rmax Rpeak	名称	プロセッサー	ベンダー	所在、年
1	2566.00 4701.00	天河一号A	NUDT YH Cluster 186,368 Xeon + NVIDIA GPU	NUDT	国立スーパーコンピューターセンター/天津支那、2010
2	1759.00 2331.00	Jaguar	Cray XT5-HE 224,162 Opteron	Cray	オークリッジ国立研究所アメリカ、2009
3	1271.00 2984.30	Nebulae(星雲)	Dawning TC3600 Blade 55,680 Xeon + 64,960 Tesla	Dawning	国立スーパーコンピューターセンター深圳支那、2010
4	1192.00 2287.63	TSUBAME 2.0	HP Cluster Platform 3000SL 73,278 Xeon、NVIDIA GPU	NEC/HP	東京工業大学日本、2010
5	1054.00 1288.63	Hopper	Cray XE6 153,408 Opteron	Cray	DOE/SC/LBNL/NERSC アメリカ、2010
6	1050.00 1254.55	Tera-100	Bull bullx super-node S6010/S6030 138,368	Bull SA	フランス原子力庁フランス、2010
7	1042.00 1375.78	Roadrunner	BladeCenter QS22/LS21 122,400 PowerXCell/Opteron	IBM	ロスアラモス国立研究所アメリカ、2009
8	831.70 1028.85	Kraken XT5	Cray XT5-HE 98,928 Opteron	Cray	NICS アメリカ、2009
9	825.50 1002.70	JUGENE	Blue Gene/P Solution 294,912 POWER	IBM	Forschungszentrum Juelich (FZJ) ドイツ、2009
10	816.60 1028.66	Cielo	Cray XE6 107,152 Opteron	Cray	ロスアラモス国立研究所アメリカ、2010

著名システム

有名なスパコンに、次のようなものがある/あった。なお演算処理性能は、注記の無いものは理論性能である。

日本国内
- T2Kオープンスパコン (82.984TFLOPS、768ノード時、実効性能値)
- TSUBAME (67.7TFLOPS、実効性能値)
- GRAPE-6 (48TFLOPS)
- 地球シミュレータ (35.86TFLOPS)
- 京 (10.510PFLOPS)
海外
- Blue Gene/L (478.2TFLOPS、212,992コア時、実効性能値)
- Columbia Supercomputer (51.87TFLOPS、20ノード)
- DeepBlue (チェス専用スパコン)

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