応用情報技術者 2020年 秋期 午前2 問12
問題文
現状の HPC (High Performance Computing) マシンの構成を、次の条件で更新することにした。更新後の、ノード数と総理論ピーク演算性能はどれか。ここで、総理論ピーク演算性能は、コア数に比例するものとする。
〔現状の構成〕
(1) 一つのコアの理論ピーク演算性能は10GFLOPSである。
(2) 一つのノードのコア数は8である。
(3) ノード数は 1,000である。
〔更新条件〕
(1) 一つのコアの理論ピーク演算性能を現状の2倍にする。
(2) 一つのノードのコア数を現状の2倍にする。
(3) 総コア数を現状の4倍にする。
選択肢
ア：
イ：（正解）
ウ：
エ：
HPCマシン更新後のノード数と総理論ピーク演算性能【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：更新後のノード数は2,000、総理論ピーク演算性能は640TFLOPSとなる。
- 根拠：総コア数は現状の4倍、1ノードあたりのコア数は2倍なのでノード数は2倍に減少。
- 差がつくポイント：総理論ピーク性能はコア数×1コア性能で計算し、単純なノード数の増減だけで判断しないこと。
正解の理由
更新前の総コア数は「ノード数1,000 × コア数8 = 8,000コア」。
更新条件で総コア数は4倍の32,000コアに増加。
1ノードあたりのコア数は2倍の16コアになるため、ノード数は「32,000 ÷ 16 = 2,000ノード」。
1コアの性能は2倍の20GFLOPSなので、総理論ピーク性能は「32,000コア × 20GFLOPS = 640,000GFLOPS = 640TFLOPS」。
よって、ノード数2,000、性能640TFLOPSのイが正解。
更新条件で総コア数は4倍の32,000コアに増加。
1ノードあたりのコア数は2倍の16コアになるため、ノード数は「32,000 ÷ 16 = 2,000ノード」。
1コアの性能は2倍の20GFLOPSなので、総理論ピーク性能は「32,000コア × 20GFLOPS = 640,000GFLOPS = 640TFLOPS」。
よって、ノード数2,000、性能640TFLOPSのイが正解。
よくある誤解
ノード数を単純に4倍や2倍にしてしまう誤りや、総理論性能をノード数だけで計算し、コア数や1コア性能の変化を見落とすことが多いです。
解法ステップ
- 現状の総コア数を計算（1,000ノード × 8コア = 8,000コア）。
- 更新後の総コア数を4倍に設定（8,000 × 4 = 32,000コア）。
- 1ノードあたりのコア数を2倍に設定（8 × 2 = 16コア）。
- ノード数を総コア数÷1ノードあたりコア数で求める（32,000 ÷ 16 = 2,000ノード）。
- 1コアの性能を2倍に設定（10GFLOPS × 2 = 20GFLOPS）。
- 総理論ピーク性能を総コア数×1コア性能で計算（32,000 × 20GFLOPS = 640,000GFLOPS = 640TFLOPS）。
選択肢別の誤答解説
- ア：ノード数2,000は正しいが、性能320TFLOPSは1コア性能2倍を反映していない。
- イ：ノード数2,000、性能640TFLOPSで正しい。
- ウ：ノード数4,000は総コア数4倍と1ノードコア数2倍の関係に矛盾し、性能320TFLOPSも低すぎる。
- エ：ノード数4,000は誤り。性能640TFLOPSは正しいが、ノード数が合わないため不正解。
補足コラム
HPCの性能評価では「理論ピーク性能」が重要指標です。これはコア数と1コアあたりの性能の積で求められ、実際の性能はこれより低くなることが多いです。ノード数やコア数の増減だけでなく、1コア性能の変化も正確に把握することが重要です。
FAQ
Q: 総理論ピーク性能はなぜコア数に比例するのですか？
A: 1コアあたりの性能が一定なら、コア数が増えれば並列処理能力が向上し、理論上のピーク性能も比例して増加します。
A: 1コアあたりの性能が一定なら、コア数が増えれば並列処理能力が向上し、理論上のピーク性能も比例して増加します。
Q: ノード数が増えると必ず性能も増えるのですか？
A: ノード数だけでなく、1ノードあたりのコア数や1コア性能も性能に影響します。単純にノード数が増えれば性能が増えるとは限りません。
A: ノード数だけでなく、1ノードあたりのコア数や1コア性能も性能に影響します。単純にノード数が増えれば性能が増えるとは限りません。
関連キーワード: HPC, 理論ピーク性能、ノード数、コア数、演算性能、高性能計算
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