スープレナム
SUPRENUM スーパーコンピュータ GmbH
会社の種類プライベート
業界コンピュータハードウェアコンピュータソフトウェア
設立1986
創設者ウルリッヒ・トロッテンベルグ教授
廃止2010年7月12日
運命溶解した
後継パラス株式会社
本部
ボン
、
ドイツ
主要人物
ウルリッヒ・トロッテンベルグ教授
製品SUPRENUM-1 スーパーコンピュータ、PEACE オペレーティングシステム
所有者ウルリッヒ・トロッテンベルク教授、Krupp Atlas Elektronik GmbH、Stollmann GmbH、GMD FIRST

SUPRENUM（ドイツ語：SUPerREchner für NUMerische Anwendungen、英語：super-computer for numeric applications ）は、1985年から1990年にかけてドイツの並列コンピュータを開発する研究プロジェクトでした。これは、ハードウェアとソフトウェアの両方のレベルで超並列処理に関する国家的な専門知識を開発することを目的とした主要な取り組みでした。

Suprenum-1コンピュータは1992年のある時期には世界最速の超並列MIMDコンピュータであったが[ 1 ] 、このプロジェクトは商業的には失敗したと考えられている。

歴史

SUPRENUMプロジェクトは、連邦研究技術省（BMFT）の資金提供を受けて1985年に開始され、 BMFTの資金提供は1990年に256ノードの完全構成のプロトタイプSuprenum-1マシンが利用可能になるまで継続されました。1985年のプロジェクト開始に先立ち、1年以上にわたる定義フェーズが実施され、アイデアの収集、コンセプトの形成、プロジェクトパートナーの選定が行われました。

このプロジェクトは2段階に分かれており、最初の段階のみが実行に移された。具体的には、以下の計画が立てられた。[ 2 ]

  • Suprenum 1サブプロジェクト：高速MIMDコンピュータの製造
  • Suprenum 2 サブプロジェクト: コアアプリケーションとアルゴリズムサービスクラスを拡張して、複雑で動的なグリッド構造、データ依存の適応手順、不規則で高次元のグリッド、グリッド構造に基づくモンテカルロ法、非グリッドアプリケーションなどを含めます。マルチプロセッサ構造への自動負荷分散 (特に動的グリッド構造の場合) をサポートする革新的な言語コンセプトの開発、特に動的グリッド構造と自動負荷分散戦略に関する代替相互接続構造 (他のトポロジ、可変相互接続ネットワーク) の調査、新しいプロセッサテクノロジ ( VLSI、GaAsなど)。

この資金提供に伴う任務は、研究面と商業面の両方を含むプロジェクトを作ることだった。この目的のため、SUPRENUM Supercomputer GmbHがボン に設立された。SUPRENUM Supercomputer GmbHの任務は、事業全体の管理、ソフトウェア開発への貢献、ソフトウェア開発の調整、そしてプロジェクトの成果の活用と販売だった。商業目標の達成には、製造の専門知識を持つ企業の参加が必要だった。研究面では、様々な大学や政府の研究機関の参加が必要だった。最終的なチームは、ドイツ全土の様々な機関から約15のグループで構成され、その中にはいくつかの大企業と小規模なSUPRENUM Supercomputer GmbHが含まれていた。[ 1 ] 彼らは[ 3 ]

割り当てられたタスクは以下のとおりです。[ 2 ]

  • アプリケーション ソフトウェア分野: DLR、Dornier GmbH、GMD、Kernforschungsanlage Jülich GmbH (KFA)、Kernforschungsanlage Karlsruhe GmbH (KfK)、Kraftwerk Union AG、およびデュッセルドルフ大学。
  • 言語レベルの分野では、GMD、ダルムシュタット工科大学、ボン大学が上位にランクされています。
  • システム分野では、GMD、Krupp Atlas Elektronik GmbH、Stollmann GmbH、ブラウンシュヴァイク工科大学、エアランゲン・ニュルンベルク大学が参加しています。

ザンクト・アウグスティンの並列数値法研究グループが応用（偏微分方程式の解法）に関するノウハウを提供した一方、ベルリンのドイツ数学・データ処理学会GMD FIRST（ドイツ語：Forschungszentrums für Innovative Rechnersysteme und -technologie、英語：Research centre for innovative computer systems and technologies）は、ハードウェアおよびオペレーティングシステムの設計に必要なノウハウを提供した。ドイツ全土の学術機関から計15の研究グループがこのプロジェクトに参加した。産業界の関与は、クルップ・アトラス・エレクトロニックにおけるハードウェア製造に限定された。

出荷されたのは5つのシステムのみであった。[ 4 ]

2010 年 7 月 12 日以降、SUPRENUM Supercomputer GmbH は消滅しました。[ 5 ]

SUPRENUMプロジェクトの終了後、 1991年にSUPRENUM GmbHの残骸からPallas GmbH [ 6 ]が誕生しました。2003年に同社は高性能コンピューティング部門をインテルコーポレーションに売却しました。

当時広く普及していた従来型のベクトルコンピュータ（NEC SXアーキテクチャ、Cray Y-MPなど）とは対照的に、SUPRENUM-1は超並列設計を追求した先駆的なコンピュータの一つでした。しかし、Thinking Machines Corporationなどの競合他社が急速に追い上げていました。

建築

SUPRENUM-1 スーパーコンピュータ

Suprenum-1 は、超並列MIMDマルチコンピュータ システムとして設計され、分散ハードウェア アーキテクチャに基づいています。

最大256ノードの計算ノードまで拡張可能で、クラスターを構成します。クラスターのノードは5つの機能ユニットに分割されます。合計20ノードのうち、アプリケーションプログラムの実行には16のアプリケーションノードが利用できました。1つのスタンバイノードはフォールトトレランス機能を提供します。これらのアプリケーション指向ノードに加えて、ディスクI/Oサービスを提供するディスクノードと、メンテナンスサービスを提供する診断ノードが存在します。そして最後に、異なるクラスター間の相互接続、およびホストマシンへの相互接続は、クラスターバスとSUPRENUMバス間のゲートウェイとして機能する通信ノードによって実現されます。[ 7 ]

最初のリリースは 320 ノード (256 のアプリケーション ノードと 64 のメンテナンス ノード) で構成されていました。

各アプリケーションノードの主な構成要素は、 20MHzのクロック速度で動作する32ビットマイクロプロセッサMotorola 68020、2ビットエラー検出と1ビットエラー訂正ロジックで保護された8MByteのメインメモリ、および4つのコプロセッサであった。[ 8 ]

各アプリケーションノードのネットパフォーマンスは4Mflopsと指定されました。その結果、SUPRENUMリリースでは1Gflopsのネットパフォーマンスが計算されました。

Suprenum-1ノードの画像

16個のクラスタは、200Mbpsのバスネットワークで接続されていました。バスは、水平4本と垂直4本のバス（グローバルバス）を持つ長方形のグリッド状に配置されていました。各クラスタは、高速バスで接続された16個のプロセッサと、グローバルバスグリッド、ディスク、およびホストコンピュータとの通信用のI/Oデバイスで構成されていました。各クラスタには専用のディスクが1台ずつありました。個々のノードは、最大20Mflops（64ビット連鎖）または10Mflops（64ビット非連鎖）の演算能力を発揮できました。[ 9 ]

バスネットワークの高帯域幅により、Suprenum-1は長距離通信を必要とするアプリケーションを含む幅広いアプリケーションにとって魅力的なマシンとなりました。リモートノード間の通信は3ステップ以内で完了しました。SUPRENUMは送受信通信モデルをサポートしていました。主な違いは、SUPRENUM Fortranは標準Fortranの拡張版であり、タスク制御と通信がiPSCのようにライブラリ呼び出しによって実装されるのではなく、言語自体に組み込まれていることです。SUPRENUMは、ベクトルハードウェアを活用するFortran 90配列拡張もサポートしています。SUPRENUMソフトウェアは、様々な分散メモリMIMDベンダーの中でも、科学アプリケーションに対するサポートが最も優れているという特徴がありました。高水準グリッドおよび通信プリミティブのライブラリ開発に注力したことで、アプリケーションをコンピュータに移行する作業が大幅に軽減されました。また、通信ライブラリはあらゆる分散システム上で低水準プリミティブとして実装できるため、他のシステムへの高度な移植性も大幅に向上しました。[ 10 ]

ハードウェア開発に加えて、Suprenum-1 ソフトウェアはさまざまなレベルで開発されました。

  • オペレーティング·システム
  • ベクトル化コンパイラ
  • メッセージパッシング
  • アプリケーション

Suprenum-1のオペレーティングシステムは、このプロジェクトのために特別に開発された新しいオペレーティングシステムであるPEACE（プロセス実行および通信環境）でした。PEACEは当初から、効率的な低遅延メッセージパッシングとマルチタスク処理をサポートするように設計されていました。PEACEは満足のいくオペレーティングシステムに見えましたが、メッセージ遅延は期待どおりには低くありませんでした。典型的な遅延オーバーヘッドは1ミリ秒程度です。非同期通信はSUPRENUMの設計目標でしたが、PEACE内のメールボックスの競合により、Suprenum-1での計算と通信を重複させることはできませんでした。

主要な成果として、初歩的かつ「この種のものとしては初」となるFortranコンパイラが開発された。Fortran 77をベースにしながらも、当時登場間近だったFortran 90標準の一部機能を既に備えていた。また、PARMACS（並列マクロ）通信ライブラリも使用していた。前述のFORTRANコンパイラとは対照的に、PARMACSプログラミングモデルは明確にメッセージパッシングに基づいている。しかし、このプロジェクトへの資金提供は、コンパイラが成熟する前に停止された。このプロジェクトは、SUPERB [ 11 ] (SUprenum parallelyER Bonn)プロジェクト（「ウィーンFortran」）へと発展した。

パフォーマンス

以下の表[ 12 ]は、Suprenum-1と当時の 他のMPPシステムとの比較を示しています。

システム ノード数 ピークパフォーマンス [Mflops]
メイコー CS-1 16 960
スプレナム-1 256 5120
インテル iPSC/860 128 7680
シンキング・マシンズ社 CM-2 65536 24000
シンキング・マシンズ社 CM-200 65536 32000
シンキング・マシンズ社 CM-5 1024 131000
ケンドールスクエア KSR-1 64 2560
エヴァンス・アンド・サザーランド ES-1 32 640
ミリアス SP-2 128 64

レビュー

1億6000万[ 13 ]ドイツマルクを超える高額な開発費とマーケティングの失敗により、このプロジェクトは批判的な評価を受けるようになり、他の失敗した研究（増殖炉、トランスラピッド）と比較されるようになりました。そのため、連邦研究技術省は、商業化に向けた計画されていた第2フェーズへの資金提供を放棄しました。この決定は、潜在的な顧客が頼りにできたであろう後継システムを拒否したため、商業的成功を阻むものでした。継続性は、ソフトウェア開発や産業応用において不可欠な前提条件です。

後から振り返ると、特に産業界の関与が不十分であったことが批判されています。しかし、研究プロジェクトとしてはSUPRENUMは成功を収めました。参加機関は並列コンピューティングにおいて高い評価を得ていた専門知識を蓄積し、それが欧州プロジェクトGENESISへと繋がりました。PEACEは、非営利のMANNAアーキテクチャのオペレーティングシステムとして機能しました。SUPRENUMは、欧州GENESISプロジェクトの成果であるMeiko CS-2など、他の並列コンピュータの開発にも影響を与えました。

SUPRENUMプロジェクトは、 GENESIS、SUPERB、Pallas GmbH、Manna、PPPE 、RAPSなど、多くの成功した企業を生み出しました。実際、PallasはSUPRENUMのソフトウェア面すべてを継承したものと見なすことができ、SUPRENUMのこの部分が商業的に成功したことを示しています。GMD FIRSTプロジェクトであるMannaも同様に、SUPRENUMのオペレーティングシステムとアーキテクチャ面の一部を継承したもので、今回は研究環境においてではありますが、こちらも非常に大きな成功を収めています。

また、元々GENESIS内で開発されたMeiko CS-2マシンは、SUPRENUMのSuprenum-2設計の多くの要素を取り入れており、一時期MeikoとSUPRENUMを統合する真剣な計画もありました。しかし残念ながら、この構想は最終的にSUPRENUM GmbHの株主によって却下され、SUPRENUMもその時点でSUPRENUMからの撤退を決定しました。最終的にSUPRENUMのアプリケーション部分はGENESISへと進化し、その後PPPEとRAPSへと発展しました。このように、SUPRENUMのアプリケーション部分は長期的な存続可能性を改めて証明しました。

幅広いコンピューティング技術におけるこれらの成果をすべて考慮すると、政府が当初設定した目標のすべてを達成したわけではないものの、SUPRENUM は大成功を収めたとしか結論づけられません。

参照

参考文献

  1. ^ a b SUPRENUM：展望とパフォーマンスオリバー・A・マクブライアン、1994
  2. ^ a b FBIS Foreign Broadcast Information Service (1987年3月30日). 「FRGのSuprenum：MIMDアーキテクチャ、マルチレベル原理」（PDF） .ヨーロッパ／ラテンアメリカレポート - 科学技術. バージニア州アーリントン：NTIC / JPRS. p. 8. JPRS-ELS-87-016. 2016年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） .
  3. ^ Schwerpunkte der Informatikforschung in Deutschland in den 80er Jahren Bernd Reuse、2008 (ドイツ語)
  4. ^ Massiv Paralleles Rechnen (Sendungsarchiv) 2008 年 5 月 12 日、 cczwei.de (ドイツ語)
  5. ^ SUPRENUM スーパーコンピューター、 wirtschaft.ch
  6. ^ Pallas GmbHのホームページ
  7. ^ PEACE: 高性能マルチコンピュータシステム向け分散オペレーティングシステムW. Schröder、1989
  8. ^ SUPRENUMにおけるプログラム動作の監視M. Siegle et al., 1992
  9. ^ Suprenum-lスーパーコンピュータにおける浅水方程式のスケーリング性能Oliver A. McBryan, 1992
  10. ^ Intel iPSC/860とSuprenum-1並列コンピュータの比較 Oliver A. McBryan, 1990
  11. ^ Science&Technology Europe - 西ドイツの「Suprenum」スーパーコンピュータ1989年9月7日
  12. ^並列処理と科学的応用C. Farhat と O. McBryan、1992
  13. ^ドイツ国立博物館（ボン）のパンフレット
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