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64GBメモリ搭載機を驚きの低価格で実現する
HPC-ProServer
DPr690
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大容量メモリが必要となる8CPUコア環境
Quad-Core Xeon 8CPUコア環境にて、CPUコアあたり4GB以上のメモリを求められる方、大規模な流体計算などで大きなメモリ空間を必要とされる方、あるいはOpenMPや共有メモリ自動並列での作業領域等として多量のメモリ空間を必要とされる方、プリ／ポスト処理で巨大なモデルデータを取り扱わなければならない方は少なくありません。
市販のWSの多くはメモリスロット数が8個しか実装されていない
ところが、市販のワークステーションの大部分はメモリスロットが８個しか実装されていません。そのため、64GBのメモリ容量を搭載することはできません。また、標準サイズのマザーボードにメモリスロットを16本も詰め込んだ製品もありますが、これに1GB程度の小容量のFB-DIMMを搭載すならまだしも、4GBの大容量のFB-DIMMを16個も搭載するのは勇気がいります。
64GBの大容量メモリを搭載できる
16個のメモリスロットを持つDPr690では、4GBのFB-DIMMモジュールを使用することで、64GBのメモリ空間を搭載することが可能です。従来64GBのメモリ空間を持ち、かつ演算性能も高速な、メモリ共有計算機は非常に高価でした。ところが、8CPUコア + 64GBメモリ搭載のメモリ共有機であるDPr690が登場したことで、この価格の壁も破られることになりました。手元に置いておく事ができる、タワーサイズのコンパクトな筐体にはいった、静音性にも優れ、100V電源で動作するワークステーションで、従来のUNIX搭載の大型並列機を超える演算性能を実現しているのです。
実際に動いている、安定稼動する64GBメモリ搭載機
右上の写真は弊社でテスト中の64GBメモリ搭載のDPr690です。テストではLinpack HPLをn=32000で８ジョブ同時投入し、64GBのメモリを使い切る状態で連続動作させる負荷テストをしています。なお、投入された８個の各ジョブは約5GFlops程度の速度で動作し、全体では5GFlopsx8のスループットを持っていることが確認できています。この状態で安定稼動を継続しています。
64GBメモリと8CPUコアをフル駆動させても思いのほか静か
64GBメモリを8CPUコアでLinpack HPL ８ジョブ同時投入によりフル計算させても、システムは思いの外静かです。その動作音は近づかなければ判らない程に静かです。
FB-DIMMにより広いメモリ帯域を達成
Quad-Core Xeon 8CPUコアの最大理論演算性能は85GFLOPSに達します。この性能を引き出すには高速なメモリが必要です。ところがCPUの高速化に追従するメモリシステムの技術開発は大きく遅れており、メモリボトルネックのため期待する演算性能が得られませんでした。それがようやく、この問題を解消する新しいメモリ技術が開発され、FB-DIMMとして市販されるようになりました。FB-DIMMはシリアル通信を行うことで、チップセットへの配線の本数を激減することができ、４チャネルの並列接続を達成し、21GB/sの広いメモリ帯域 (理論値) を確保しました。
FB-DIMMは最大接続メモリ数を倍増させた
FB-DIMMの配線の本数減少によるもう１つのメリットが、チップセットに接続できるメモリモジュール数を倍増させたことにあります。科学技術計算では大きなメモリ空間が使えれば、大きな計算が特別の工夫なしで動作させることができ、そのメリットは非常に大きいです。写真は64GBのメモリを搭載するDPr690のメモリ部の写真です。
メモリの安定稼動はHPC用計算機では重要
HPC用の計算機の熱源としてはCPU以外に、メモリも大きな熱源となります。そして、メモリは温度が上昇すると動作が不安定になり、システムの停止を引き起こす場合があります。メモリの冷却はHPC用計算機では重要ことです。
メモリ全体を覆う空気ダクトにより
確実な冷却
メモリモジュールはその全体を確実に冷やさなければなりません。そのためには、メモリモジュールの隅々まで冷却気を流す必要があります。そこで、メモリモジュール全体を空気ダクトで覆い、効率良く冷やす仕組みを持っています。黒いダクトの左端に吸気ファンが付いています。また、メモリライザを取り付けた16スロット構成では、最後部にはも排気ファンが追加されます。このファンを採用することで、ダクトを通る冷気の量を増加させ確実にメモリを冷やすことは勿論、その排熱を内部に還流させること無く確実に排出できるようにしています。
空気ダクトの内部
写真上の空気ダクトをはずしたものが右写真です。左から、吸気ファン、CPUラジエター、メモリモジュール、排気ファンと整然と、空気の流れを妨げないようダクト内を一列に並べて設置されています。
メモリライザーカード
１６個のメモリは、４枚のメモリライザーカードに実装されています。このメモリライザーカードは堅牢なプラスチックのフレームに固定され、そのフレームはマザーボードにボルトで固定され、非常に堅牢な作りをしています。振動などによる緩み、破損、接触不良などは一掃されます。
メモリライザーカードによりメモリ表面積を拡大し冷却効率を向上
メモリライザーカードを用いずに、ATX規格のマザーボートに直に１６枚のメモリスロットを搭載し、32GBや64GBのメモリを実装しようとすると、大容量メモリは発熱量が大きいため、面積あたりの発熱量が大きくなり、その冷却を行うには強力なファンを回す必要があり、大きな騒音源になります。ここに、メモリライザーカードを用いると、メモリーモジュールをマザーボードから切り離し、大きな前面投影面積を与えることができ、システムの熱設計が容易になります。
まとめ
HPCで用いるマザーボードは際立って高品質なものでなければなりません。メモリ容量が小さかった32bit世代のHPCサーバでもメモリ周辺の障害を根絶することは困難でした。大容量かつ高速化する64bit Xeon HPCサーバでの安定稼動を目指すならより信頼性の高い製品のご導入が大切です。HPC-ProServerシリーズは、その点にこれらの点にを考慮した製品です。
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