テラヘルツ電磁波発振シミュレーション・プログラムの並列処理

Parallel processing for the simulation of electromagnetic terahertz wave emission

樋口 健二; 平塚 篤*; 圓戸 辰郎; 太田 幸宏; 町田 昌彦  

Higuchi, Kenji; Hiratsuka, Atsushi*; Endo, Tatsuro; Ota, Yukihiro; Machida, Masahiko

システム計算科学センターは、1984年にベクトル計算機FIJITSU VP-100を導入以来、常に最新のスーパーコンピュータを用いた原子力コードの高速化技術開発を進めることでこれらの変化に対応してきた。今回、テラヘルツ発振高温超伝導現象のシミュレーション・プログラムの開発においても、並列化を行うとともに、マルチコア・システム上でチューニングを行い、実効効率の高い並列処理を実現した。ここでは、高温超伝導現象の数値解析を高速に計算するため、シミュレーション空間を分割し、各空間を並列処理した。並列処理は、MPI通信によって実装し、複数プロセスにより各空間に対する計算を行った。また、分割された各空間内では、OpenMPによるスレッド並列処理を行った。これにより、プロセスごとに計算する各空間の計算をさらに高速処理した。この並列化手法を、東京大学情報基盤センターのHA8000クラスタシステム上で実装し、性能評価を行った。その結果、高温超伝導現象の数値解析において、マルチコア・システム上での高速化を達成したことを確認した。

We describe the parallelization and performance evaluation of the simulation program for emission of terahertz electromagnetic wave from high-Tc cuprate superconductors, where high performance was achieved as a result of tuning on multi-core system. Firstly the simulation space was divided for parallel processing, where MPI communication was implemented. The divided simulation space was further assigned to processes on multi-processors. Secondly parallel performance on each processor was accelerated by multi-threads implemented by OpenMP with a ratio at the number of core's. We have evaluated the parallelized program on HA8000 cluster system at Information Technology Center of the University of Tokyo, and, thus, achieved high performance in the analysis of terahertz electromagnetic wave emission from superconductors.