汎用システムである「京」は、多くのアプリケーションで高い計算性能を出すことが求められます。システム自体の実行効率※2が高ければ、アプリケーションの実行効率も高くなり、高い性能を発揮すると期待されます。「京」はTOP500の性能テスト計算で93%という圧倒的な実行効率を達成しました。その鍵となったのは、新たに開発したCPUですが、ほかにも、システム全体のボトルネック（効率の悪い箇所）を解消するためにさまざまな技術が結集されています。

その1つとして、CPUのつなぎ方（ネットワーク）の開発があります。「京」では多数のCPU間でデータをやり取りしながら計算するので、実行効率を上げるには、データ転送距離をできるだけ短くすることが不可欠です。そのため、「『京』のCPUは6次元メッシュ／トーラスという革新的な構造で結合し、ネットワークをつくっています（上図）」と渡辺さん。これにより、通常の3次元トーラスに比べて短いルートでのデータ転送が可能になりました。このネットワーク構造は、「京」でいくつかの計算を同時に行う際、空間的に近いCPUをつないで1つの計算を行わせるのに適しています。

また、計算時には、「京」本体と、データを保存するファイルシステムの間でも、大量のデータがやりとりされます。このやりとりを効率的に行うため、ファイルシステムは、計算途中のデータを置くローカルファイルと、計算が終了したデータを保管するグローバルファイルとに分けてあります（下図）。

一方、「京」は消費電力が非常に小さいことも魅力です。CPUを低温で動作させるために漏れ電流が少なくなることや、必要でない回路には電流を流さないという工夫などにより、スーパーコンピュータの省電力ランキング「Green500」では世界6位にランクインしました。これは実用の汎用システムとしては世界一の省電力性能です（「京」より上位はすべて試作機、もしくは特別なアクセラレータがついたシステム）。

渡辺さんは「重要なのはシステム全体のバランスです。『京』のシステム構成は、各分野の専門家を集め、白紙の状態から1年近くかけて練り上げました」と、プロジェクト開始のころの苦労を語ります。「京」の優れた性能は、最先端の技術の数々と、その調和によって生み出されているのです。

※2　理論上のピーク性能に対する実効性能（実際に計測された性能）の割合。

（取材・構成　那須川真澄）