富士通首次公开下一代超极计算机主板，单位尺寸处理能力高达“京”的22倍

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3 H2 Z; M5 M4 i9 p9 _5 U& N7 J1 X富士通在东京举办的“富士通论坛2014”（5月15～16日）上公开了正在开发的下一代超级计算机主板，以及收纳该主板的2U（约9cm）高度机箱。这个高约9cm的机箱所容纳的处理能力为12TFLOPS左右，与两代前的超级计算机“京”的一台机柜（高约2m）相同。单位高度的处理能力约为“京”的22倍。
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  b* Q3 `. Z- o; B, {; m( }3 m       “京”的MPU为“SPARC64 VIIIfx”，运算能力为128GFLOPS。富士通2011年发布的新一代超级计算机“PRIMEHPC FX10”配备的是新一代MPU“SPARC64 IXfx”。该MPU的运算能力为236.5GFLOPS。目前正在开发的超级计算机的MPU为SPARC64 IXfx的新一代芯片。尽管名称尚未确定，但运算能力可达到约1TFLOPS。

左为机箱，右为主板。
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与“京”的比较　富士通的介绍展板。

       在“京”上用于连接各处理器的“TOFU”互联芯片被内置在该MPU里。正在开发的下一代超级计算机主板上装有3个这种MPU。每个主板的运算能力约为3TFLOPS，一个2U机箱装有4块主板，其运算能力约为12TFLOPS。

       据富士通介绍，主板上每个MPU都配备8个DRAM模块。DRAM模块为美国美光科技（Micron Technology）公司的“Hybrid Memory Cube（HMC）”。HMC为纵向堆叠多个DRAM裸片、使用TSV（硅通孔）来连接的三维封装DRAM。截止目前，HMC的容量以及堆叠的DRAM裸片个数均未确定。通过将互联芯片内置于MPU以及使用HMC等措施，使主板布局变得十分简洁，水冷管的设置也较现行超级计算机有了大幅改善。

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% p( Q) o$ i9 P) @  T7 N主板的概要　富士通的幻灯片。       
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+ b* j/ w, Y6 e, d# g5 X
; K0 F$ W% ]- Z; i3 j- i5 W2 s机箱等的概要　富士通的幻灯片。
       除了三维封装DRAM之外，富士通还在超级计算机上首次采用了光纤连接技术。各个机箱之间采用光纤连接。但主板上的部件与主板之间仍与原来一样为电信号连接。

$ T/ x2 w) s! I) ]9 ~2 h       富士通目前已经接到了此次公开的下一代计算机订单。订购方为日本独立行政法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）。从JAXA获得订单的超级计算机的系统总体理论峰值性能将达到3.4PFLOPS。据富士通介绍，该系统将分阶段导入JAXA，计划2014年10月启动部分系统，2016年4月开始全面运行。

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9 V$ Y4 j# ]0 A2 x) s, W4 [$ c  R富士通2014年6月23日在于德国举行的超级计算机国际会议“ISC'14”上，公布了现有超级计算机“PRIMEHPC FX10”的后续机型“Post-FX10（暂称）”的详情（照片1、2）。新机型目前正在通过实机测评其性能，预定2015年开始供货。
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照片1：Post-FX10的概要


/ j1 [0 t  t- m+ q照片2：富士通公开的产品发展蓝图以及针对EXAFLOPS级超级计算机的研究开发
: o2 n* C: Q+ q1 V- ]       Post-FX10配备的新处理器“SPARC64 XIfx”有34个SPARC内核，其中32个用于计算，2个用来辅助OS和MPI等（照片3、4）。通过将SIMD运算电路的bit长度扩展至原来2倍的256bit，提高了单线程性能。每个处理器的运算性能约为1TFLOPS，相当于“京”的处理器的约8倍、现行机型的约4倍。


照片3：此次公开的“SPARC64 XIfx”的晶圆


照片4：配备34个SPARC内核，32个用于计算，2个用于辅助
       每个处理器配备8个美光科技的大带宽HMC（Hybrid Memory Cube，照片5）。从这一点来看，可以说，与存储容量相比，Post-FX10更重视存储带宽。富士通没有公布存储容量和存储带宽的详情，但透露说“计划使B/F值（存储带宽与运算性能的比例）达到与京相同的水平”。
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9 y+ e( c8 p/ v- r% |  [0 B照片5：“SPARC64 XIfx”的主板。每个板卡上配备3个处理器。每个处理器配备8个美光的HMC。
) n5 m& x$ g' h3 L! A$ o       连接各处理器的“Tofu Interconnect 2”整合到了处理器中。每条链路的带宽为12.5GB/秒×2（双向），提高到了5GB/秒的京的2倍以上。

* k( Y' `7 R7 K8 q  ~& ^6 y       Post-FX10的水冷机箱能在2U尺寸内配备12个节点（1个节点＝1个处理器，照片6）。一台2U机箱的运算性能几乎等于京的一台机柜。机箱之间采用光纤连接。

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照片6：Post-FX10的水冷机箱。Post-FX10每台机柜可配备200多个节点