高性能計算（HPC）とは？

テクノロジーが進化し、工学、医療、金融、宇宙探査などの先端分野で応用されるようになるにつれ、より少ないコストでより多くのパフォーマンスを発揮できる、高効率で信頼性が高く、堅牢なコンピューターシステムに対する需要が急増しています。処理速度、ストレージ、ネットワーク機能は、コンピューティングソリューションの重要な側面であり、ここで高性能計算（HPC）が登場します。

高性能計算（HPC）とは？

高性能計算とは、コンピューティング能力を組み合わせることで、一般的なコンピュータよりもはるかに高いパフォーマンスを実現することです。これは、複数のサーバーが連携してタスクを完了する並列データ処理システムを使用して実現されます。

HPCはコンピューティング性能を向上させ、複雑な計算や高度なアプリケーションをスムーズに実行できるようにします。例えば、一般的なノートパソコンに搭載されている3GHzのプロセッサは、1秒間に最大30億回の計算を行うことができます。 しかし、HPCは1秒間に何兆回もの計算を実行できます。それくらいHPCは高速に動作でき、その好例がスーパーコンピューターです。

高性能計算システムは、より高速で信頼性が高く、スケーラブルな計算速度に対する需要の高まりに応えるために開発されました。最新のHPCは、アルゴリズム、コンピューターアーキテクチャー、システムソフトウェア、専門プログラムやアプリケーション、高度なセンサーなどを統合しています。これらのシステムは、速度、精度、信頼性が優先される高性能環境での用途に適しています。

高性能計算の特徴

HPCシステムの3つの主要コンポーネントは、コンピュート、ストレージ、ネットワークです。コンピュートコンポーネントは、マザーボード、RAM、CPU、ハードドライブなど、計算や重要なソフトウェアの実行など、特定のタスクを実行するために必要な部品で構成されます。ネットワークコンポーネントは、システムとユーザーの接続を確保し、リモートコンピューターやインターネットなどの重要なリソースへのアクセスを可能にします。ストレージコンポーネントは、記録されたデータを保持し、必要なときにいつでも簡単にアクセスできるようにします。

HPCでは、複数のコンピュータサーバーがネットワーク接続されてクラスタを形成し、効率的なHPCアーキテクチャシステムとして機能します。クラスタ内のサーバーは、アルゴリズムやソフトウェアプログラムを同時に実行し、さまざまなタスクを完了します。また、必要な情報を保存したりアクセスしたりするために、クラスタはデータストレージシステムにネットワーク接続されています。

高性能計算インフラの各コンポーネントは、最大限のパフォーマンスを確保するために、互いに連携する必要があります。また、すべてのネットワーキングシステムは、コンピューティングサーバーとデータストレージ間の高速データ伝送をサポートする能力を備えていなければなりません。

高性能計算システムのその他の特徴は次のとおりです。

• 強力な検索機能 - HPCには強力な検索機能があり、ユーザーはファイル、アプリケーション、巨大データベースの間を簡単に移動できます。これにより、コンピュータとの定期的なやり取りが非常に便利になります。

• 高度なディレクトリ参照 - HPCには、ディレクトリ標準をトラバースできる高度なメカニズムが備わっています。これにより、ユーザは分散ホストからのディレクトリリストをキャッシュし、以前に訪問したディレクトリを高速に再表示できるようになります。

• 認証管理 - システム認証とアクセスを容易にするため、HPCは信頼された接続をキャッシュして再利用することができます。つまり、認証情報をセッション中に保存し、次回システムを使用する際に再利用できます。

• ドラッグアンドドロップによるファイル転送 - 特に巨大なデータセットを扱う場合に、より高速なファイル転送が可能になり、ユーザーエクスペリエンスが向上します。

• ディレクトリ同期 - HPCでは、リモートまたはローカルのディレクトリを同期でき、（転送先フォルダ内の）古いファイルを転送元ファイル/フォルダ内の新しいファイルと置き換えることができます。

なぜ高性能計算が重要なのか？

HPCは何十年もの間、研究やイノベーションの世界で重要な役割を果たしてきました。エンジニア、設計者、科学者、その他の専門家は、HPCのパワーを活用して大きな進歩を遂げてきました。以下は、HPCの主な利点を以下に示します。

高速処理

HPCは高速処理のために設計されています。これは、通常のプロセッサでは数週間から数ヶ月かかるような大規模な計算を、HPCシステムでは数秒で実行することを意味します。

コスト削減

HPCシステムは処理速度が高いため、アプリケーションの実行速度が速くなり、複雑な計算に対する答えが迅速に得られます。計算が速いということは、タスクに費やす費用や時間の削減につながります。さらに、新興企業や中小企業は、使用した分だけ支払い、必要なときに必要な場所でスケールアップできるため、クラウドベースのHPCを使用してHPCワークロードを実行する余裕があります。

物理テストの削減

現在のアプリケーションのほとんどは、市場で使用される前に物理的なテストを必要とします。HPCシステムはシミュレーションを作成できるため、コストがかかり、エラーが発生しやすい物理テストが不要になります。

HPCを始める

高性能計算は、デジタル・コンピューティングが人イノベーションの新時代を象徴するものであり、デジタルコンピューティングは人類に影響を与える大きな問題を解決する準備が整っています。HPCが主流となり、日常のプロセスに閉じ込められている差し迫ったパワーを解き放つのは時間の問題です。HPCシステムの導入に関心がある場合は、強化されたコンピューティング、ネットワーキング、およびストレージ機能から恩恵を受ける可能性のある分野を評価することから始めましょう。