研究者によると、スマートフォンのチップがサーバーを動かす可能性があるという。

スペインの研究チームは、歴史的傾向とパフォーマンスベンチマークを考察した結果、スマートフォンのチップが将来、世界トップクラスのスーパーコンピューターのほとんどで使用されている高価で電力を大量に消費するx86プロセッサーに取って代わる可能性があると結論付けた。

「歴史は繰り返されるかもしれない」とバルセロナ・スーパーコンピューティング・センターの研究者らは「モバイル・プロセッサはHPCに対応できるか？」と題した論文に記した。この論文は今月、ドイツのドレスデンで開催されたEDAワークショップ13で発表された。

チップウォーズ

研究者たちは、高性能システムにおいて、より安価なチップが、より高速だがより高価なプロセッサを追い抜いてきた歴史を指摘する。1993年、世界最速スーパーコンピュータのリスト（Top500）は、ベクトルプロセッサを搭載したシステムが独占していた。IBMのPowerチップのようなより安価なRISCプロセッサが、これらのシステムをわずかに押しのけた。これらのRISCプロセッサのスーパーコンピュータでの利用は、過去10年初頭にピークを迎えた。そして、RISCチップは最終的に、IntelのXeonやAdvanced Micro DevicesのOpteronといったより安価な汎用プロセッサに取って代わられ、現在ではTop500にランクインしている400台以上のスーパーコンピュータでこれらのプロセッサが使用されている。

研究者らは、これらの変遷には共通点があったと述べている。マイクロプロセッサがベクトル型スーパーコンピュータを駆逐したのは、「大幅に安価で環境に優しい」ためだと研究者らは述べている。

「モバイルプロセッサは高速ではないが、大幅に安価になっている」と研究者らは書いている。

バルセロナスーパーコンピューティングセンターのプレゼンテーションによると、モバイルプロセッサが業界標準のプロセッサを追い抜く可能性があるという。

現在販売されているほとんどのスマートフォンやタブレットには、英国のチップメーカーARMの設計に基づく低消費電力チップが採用されています。Intelは、もともとネットブック向けに設計され、現在もx86アーキテクチャをベースとするAtomプロセッサで、ある程度の成功を収めています。

企業がデータセンターの電力コスト削減を目指す中、サーバーにおけるモバイルプロセッサの利用への関心が高まっています。スマートフォン向けチップは、検索結果の表示やソーシャルネットワークでの「いいね！」の処理など、大量の小規模トランザクションを伴うワークロードに適していると考える人もいます。一方、XeonやOpteronといった高性能チップは、大規模データベースアプリケーションやERP（エンタープライズ・リソース・プランニング）システムなど、より高いパフォーマンスが求められるソフトウェアに最適と考えられています。

バルセロナ・スーパーコンピューティング・センター（BSC）の目標の一つは、ワット当たり性能の向上に役立つプロトタイプシステムの構築です。スペイン政府と欧州連合（EU）の資金援助を受けているこの組織は、ARM Cortex-A9プロセッサ設計を採用したNVIDIAのクアッドコアTegra 3チップを搭載したサーバーと、より高速なCortex-A15を採用したSamsungのデュアルコアExynos 5チップを搭載したサーバーを開発しました。

スマートフォン向けチップに関する彼らの予測は、過去の実績に加え、ベンチマーク結果に基づいています。彼らは、Samsungの1.7GHzデュアルコアExynos 5250、Nvidiaの1.3GHzクアッドコアTegra 3、そしてIntelの2.4GHzクアッドコアCore i7-2760QM（サーバー用チップではなくデスクトップ用チップ）を比較しました。

ARM-V-Intel-シングルコア — バルセロナスーパーコンピューティングセンターのイベントで発表された、ARM 対 Intel のシングルコアパフォーマンスベンチマーク。

研究者らは、ARMプロセッサはシングルコア性能においてIntelプロセッサよりも電力効率が高く、HPC環境においてARMチップは効果的に拡張できることを発見したと述べた。マルチコアベースでは、ARMチップは同じクロック周波数でIntel x86チップと同等の効率を示したが、最高性能レベルではIntelの方が効率が高かったと研究者らは述べている。

2 つの ARM チップ間の戦いでは、Nvidia Tegra 3 チップが Samsung の Exynos 5250 と比較されました。Exynos 5250 は、シングルコア性能で Tegra 3 の 1.7 倍高速でした。

ARMがサーバーに進出

ヒューレット・パッカードは最近、インテルの低消費電力Atomサーバーチップを搭載したMoonshotサーバーを発表しました。将来のMoonshotシステムには、Calxeda社とTexas Instruments社のARMプロセッサが採用される予定です。Dell社もARMサーバーのプロトタイプを開発しており、この低消費電力チップをスーパーコンピュータに搭載することを検討しています。

BSCの研究者たちは、ARM設計の弱点がサーバーでの使用を阻む可能性があると指摘しています。現在のARMチップは32ビット設計であるため、アドレス指定できるメモリ容量が限られています。また、エラー訂正技術が欠如しており、ネットワークオフロードチップも搭載されておらず、標準的なI/Oインターフェースも採用されていません。

しかし、ARM は 64 ビット設計を発表しており、Calxeda、AMD、AppliedMicro など、さまざまな I/O およびネットワーク機能を備えた 64 ビット ARM チップセットを出荷すると予想されるチップメーカーも存在します。

研究者らによると、ARM サーバー市場が進化するにつれて、技術的な課題は解決され、競争の激化によって価格がさらに下がる可能性があるという。

「モバイルプロセッサは、HPC にとって興味深い特性を持っています」と研究者らは記し、読者に「変化が起こる前に備えてください」とアドバイスしています。

BSC は、CPU、グラフィックプロセッサ、その他のコンピューティングリソースの処理能力を組み合わせたスーパーコンピュータを開発する取り組みである Project Mont-Blanc および Axle Project にも参加しています。