Fugaku ( en japonés :富岳) es una supercomputadora a petaescala en el Centro Riken de Ciencias Computacionales en Kobe , Japón . Comenzó a desarrollarse en 2014 como sucesora de la computadora K [4] e hizo su debut en 2020. Lleva el nombre de un nombre alternativo para el monte Fuji . [5]
Se convirtió en la supercomputadora más rápida del mundo en la lista TOP500 de junio de 2020 [6], además de convertirse en la primera computadora basada en arquitectura ARM en lograrlo. [7] En ese momento, también logró 1,42 exaFLOPS utilizando el benchmark HPL-AI de precisión mixta fp16/fp64. Comenzó a operar regularmente en 2021. [8]
Fugaku fue reemplazado como la supercomputadora más rápida del mundo por Frontier en mayo de 2022. [9]
La supercomputadora está construida con el microprocesador Fujitsu A64FX . Esta CPU se basa en la arquitectura del procesador ARM versión 8.2A y adopta las extensiones vectoriales escalables para supercomputadoras. [10] Se pretendía que Fugaku fuera unas 100 veces más potente que la computadora K (es decir, un objetivo de rendimiento de 1 exaFLOPS ). [11] [12]
La configuración inicial (junio de 2020) de Fugaku utilizó 158.976 CPU A64FX unidas mediante la interconexión de fusión de toro patentada de Fujitsu . [7] Una actualización en noviembre de 2020 aumentó la cantidad de procesadores. [13]
Fugaku utiliza un "sistema operativo multinúcleo ligero" llamado IHK/McKernel . El sistema operativo utiliza Linux y el núcleo ligero McKernel que funcionan simultáneamente y en paralelo. La infraestructura en la que se ejecutan ambos núcleos se denomina Interfaz para núcleos heterogéneos (IHK). Las simulaciones de alto rendimiento se ejecutan en McKernel, con Linux disponible para todos los demás servicios compatibles con POSIX . [14] [15] [16]
Fugaku utiliza un sistema de almacenamiento de tres niveles para proporcionar almacenamiento paralelo a los nodos de cómputo. El almacenamiento LLIO de primer nivel es un acelerador de E/S de archivos basado en NVM desarrollado conjuntamente por Fujitsu y RIKEN que se asigna a los nodos de cómputo en función del almacenamiento por trabajo para almacenar datos temporales con baja latencia. El sistema LLIO almacena y extrae datos de un sistema de archivos Fujitsu Exascale (FEFS) de segundo nivel, que utiliza almacenamiento basado en disco basado en el software Lustre para proporcionar un sistema de archivos grande, persistente y de alto rendimiento, [17] [18] y un archivo basado en cinta para almacenar un gran volumen de datos a los que se accede con poca frecuencia.
Además del software del sistema, la supercomputadora ha ejecutado muchos tipos de aplicaciones, incluidos varios benchmarks. Al ejecutar el benchmark HPL convencional, utilizado por TOP500 , Fugaku está en petaescala y casi a la mitad del camino hacia la exaescala. Además, Fugaku ha establecido récords mundiales en al menos otros tres benchmarks, incluido HPL-AI; con 2,0 exaflops, el sistema ha superado el umbral de exaescala para el benchmark. [19] A continuación, se incluye una descripción de ese benchmark:
El método de resolución elegido es una combinación de factorización LU y refinamiento iterativo realizado posteriormente para devolver la solución a una precisión de 64 bits. La innovación de HPL-AI radica en que se elimina el requisito de cálculo de 64 bits durante todo el proceso de solución y, en su lugar, se opta por una precisión de baja precisión (probablemente de 16 bits) para LU y una iteración sofisticada para recuperar la precisión perdida en la factorización. [20]
El rendimiento inicial informado de Fugaku fue un Rmax de 416 petaFLOPS en el benchmark LINPACK de alto rendimiento FP64 utilizado por el TOP500. [7] Después de la actualización de noviembre de 2020 en el número de procesadores, el rendimiento de Fugaku aumentó a un Rmax de 442 petaFLOPS. [13]
En 2020, Fugaku también alcanzó los primeros puestos en otras clasificaciones que prueban computadoras en diferentes cargas de trabajo, incluidas Graph500 , HPL-AI y HPCG benchmark . Ninguna supercomputadora anterior ha liderado las cuatro clasificaciones a la vez. [21]
Después de una actualización de hardware, a partir de noviembre de 2020, "Fugaku aumentó su rendimiento en el nuevo benchmark de precisión mixta HPC-AI a 2,0 exaflops, superando su marca de 1,4 exaflops registrada hace seis meses. Estas representan las primeras mediciones de referencia por encima de un exaflop para cualquier precisión en cualquier tipo de hardware". (un aumento del 42%) [22] Curiosamente, el recuento de núcleos Arm A64FX solo aumentó en un 4,5%, a 7.630.848, pero el rendimiento medido aumentó mucho más en ese benchmark (y el sistema no utiliza otras capacidades de cómputo, como GPU ), y un poco más en TOP500, o en un 6,4%, a 442 petaflops, un nuevo récord mundial [23] y ampliando la brecha con el siguiente ordenador en esa cantidad. Para el benchmark HPCG, es 5,4 veces más rápido, con 16,0 petaflops HPCG, que el sistema número dos, Summit , [24] que también es segundo en el TOP500.
El rendimiento de Fugaku supera el rendimiento combinado de las siguientes 4 supercomputadoras en la lista TOP500 (casi las siguientes 5) y supera por un margen del 45% a todas las otras 10 computadoras en el benchmark HPCG. [25]
Se ha informado desde al menos antes de mayo de 2021 que China había desarrollado una supercomputadora con su propia tecnología que supera el rendimiento de Fugaku en un factor de dos o más, y que la estaba operando en secreto para evitar sanciones por parte de Estados Unidos. [26] De hecho, un artículo que utilizaba esta máquina ganó el premio Gordon Bell al mejor artículo. A partir de mayo de 2022, se informa que China está operando dos supercomputadoras con rendimiento a exaescala. [26]
El 23 de mayo de 2019, Riken anunció que la supercomputadora se llamaría Fugaku. [27] En agosto de 2019, se dio a conocer el logotipo de Fugaku; representa el monte Fuji , que simboliza "el alto rendimiento de Fugaku" y "la amplia gama de sus usuarios". [4] [28] En noviembre de 2019, el prototipo de Fugaku ganó el primer lugar en la lista Green500 . [29] [30] El envío de los bastidores de equipos a las instalaciones de Riken comenzó el 2 de diciembre de 2019, [31] y se completó el 13 de mayo de 2020. [32] En junio de 2020, Fugaku se convirtió en la supercomputadora más rápida del mundo en la lista TOP500, desplazando a IBM Summit. [7]
Fugaku se ha utilizado para la investigación sobre mascarillas relacionadas con la pandemia de COVID-19 . [33] [34]
En 2023, el Instituto de Tecnología de Tokio , el Instituto de Investigación Riken, Fujitsu Ltd y la Universidad de Tohoku utilizaron Fugaku para desarrollar modelos de IA generativa en idioma japonés . [35]
En 2018, Nikkei informó que el programa costaría ¥ 130 mil millones (aproximadamente US$1 mil millones). [3] [8]
Esas cifras están desactualizadas. Hoy Fugaku ocupa el cuarto puesto en el TOP500 .