高専プロコンで運用可能な10TFlops程度のポータブルスパコンを構築した。

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ポータブルスパコン
製作顛末記
からぼ(@kalab1998)

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自己紹介
● からぼ こと 渥美清隆
● twitter: @kalab1998
Kiyotaka Atsumi labは1998年から始まった．
● facebook:
https://www.facebook.com/kalab1998
● 鈴鹿高専情報処理センター専任の准教授
どちらかと言えば情報セキュリティ屋さん

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製作動機
高専プロコン競技部門を
計算パワーでブッチギレ！！！

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こんな感じのものを作る

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今日の大事な事
● W = V I✕
電力は電圧と電流の積である．
●
V = R I ⇒ W = ( R I ) I = R I✕ ✕ ✕ ✕ 2
電力は電流の２乗に比例する．

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お話の舞台
● 全国高専プログラミングコンテスト競技部門
● 基本的にはコンピュータにゲームプレイヤを演じさせる．
● ゲームのルールは毎年変わる．
– 誰からも干渉されないソリティア
– 結託と裏切りが可能なバトルロワイヤル
● コンピュータは持ち運び可能で2台まで可能
● 電力は11チームチーム150W150Wまで
上記2つは運営進行の都合によるものと思われる

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会場の雰囲気

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ソリティアの例
第20回「何色? サッと見 発見伝」

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干渉ゲームの例
第21回「水瓶の恵み－緑と水のネットワーク－」

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共通したゲームの性質
● 某テレビ局が取材しやすい
● 某テレビ局にとってテレビ映りが良い
● 4〜8チームによるリアルタイム同時進行
● ピンポン玉やサイコロなどのトークンを使うことも
● 完全情報ゲームとは限らない
● ヒューリスティックな探索アルゴリズムが有効

11. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 11
ブッチギリの計算性能...
● 探索問題はコア数とメモリ量の勝負
● 整数計算が多く，単精度でも問題ない
(2008年当時)
● Core2Duo T7700 2.4GHz (20GFlops)
普通過ぎる...
● Core 2 Extreme X9000 3.2GHz (24GFlops)
+ GF8800MGTx2 (500GFlops x2)
高すぎる，バッテリもたない，電力オーバ
● もっと上を目指すには...

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GPUx4のデスクトップマシンの
ポータブルマシン化
(約10TFlops)

13. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 13
主な構成(準備時，控え室)
最大GPUx2x2による
10TFlops構成
商用電力から
ATX電源で供給
管理用のノートパソコン
主催者側のゲーム
管理システム

14. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 14
主な構成(プレイ時, ステージ上)
最大GPUx2x2による
10TFlops構成
バッテリからDC-DC
コンバータで電力供給
管理用のノートパソコン
主催者側のゲーム
管理システム

15. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 15
ポータブルスパコンのATXケース
● 鞄屋さんに専用鞄を特注(約3万円)
● ATXケースのM/B固定鋼板を切り出して鞄に固定し
て，M/Bを取付
● DC-DCコンバータ，サスペンド用バッテリ(後述)取付
● ディスプレイパネルを鞄の蓋に固定
● キーボード，マウス収納空間の確保
● メインバッテリを外せば，普通の鞄として持運び可能

16. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 16
バッテリの検討
● 1日に最大3回のゲームプレイが必要
● 1回のゲームで15分〜20分
● ATX電源は1000W程度のものを使うなら，バッテ
リは1000Whくらいが必要
● 自動車の通常のスタータバッテリは規格容量の
50%以上を使うと，急速に劣化
● マリンスポーツ用ディープサイクルバッテリは規格
容量の80%程度まで使える．
⇒ 12V/105Ahのディープサイクルバッテリを2台
用意して，状況に応じて交換する．

17. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 17
ディープサイクルバッテリの例
● 案外安い！
● 45度以上の傾き厳禁！
● 充電時のみ僅かに水素ガスが漏れるので火気厳禁

18. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 18
ゲームプレイシナリオ
● 控え室でプログラムの最終調整
● ゲーム開始20分前に舞台袖に移動，商用電力なし
● ゲーム開始5分前に舞台上へ移動，準備．
● ゲーム実施
● ゲーム終了後2分で舞台袖へ移動
● 舞台袖から速やかに控え室などへ移動

19. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 19
運用上の問題と解決
● 12V/105Ahバッテリ接続での移動は危険
● 舞台上でバッテリ接続からのコールドブートでは
ゲームに間に合わない
● パソコン本体にサスペンド維持用のバイクバッテリ
を搭載，バイクバッテリはフローティング充電
● ゲーム前舞台袖で，バッテリ接続，コールドブート，
最終セットアップ，スタンバイ，バッテリを切断
● 舞台上でバッテリ接続
● バッテリ接続，切断用の専用コネクタ，ヒューズ

20. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 20
トラブル！！！
● バッテリを使ったマシンテスト中にプラスチックが溶
ける匂いが...
⇒ 1.25sq(10A)のケーブルが溶けてきた！
⇒ 1.25sqのケーブルを12本並列接続で対処
● DC-DCコンバータの電源入力部電解コンデンサが
爆発！
⇒ 元々，不良品だったことが判明，交換
● 電圧が低いと電流が増える．
● 電流が増えると，電力線に掛かる熱損失電力は2乗
で増大⇒危険！

21. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 21
結果
● 1号機はGeForce9800GTXが1枚だけ
● 結局プログラムが上手く動かず初戦敗退
● ただし，審査員特別賞を頂く
● 2号機はRadeon HD5970 2枚で準備
● プログラムの開発が思うように進まず，使用を断念
● 3号機は幻に...orz

22. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 22
今後の高専プロコン
● ノートパソコンのGPUを利用したチームが増加
● FPGA
● APUの動向次第でコーディングスタイルも変化？
AMDは浮動小数点演算を全部GPU側に投げる
つもりなのだろうか？
● コンピュータパフォーマンスのレギュレーションを規
定するか，理論性能値の制限 (まるでF1)

23. 2013/06/01 (c) 2013 kalab1998 23
おまけ
● 最近のGPUボードは物理的に重過ぎる
● 重いGPUボードを積んだマシンの移動方法に注意
● GPUボードが垂れて，M/Bを壊す恐れあり
● 今回も結束バンドで固定してきたけど微妙...