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ベクトル計算機における固体MD計算の高速化

High speed calculation for solid molecular dynamics on vector processors

板倉 憲一; 横川 三津夫; 清水 大志 ; 君塚 肇*; 蕪木 英雄

Itakura, Kenichi; Yokokawa, Mitsuo; Shimizu, Futoshi; Kimizuka, Hajime*; Kaburaki, Hideo

地球シミュレータは、640の計算ノードを持ち理論ピーク性能は40Tflop/sである。プロセッサノードはピーク性能8Gflop/sのベクトルプロセッサ8個,16GBの共有メモリから構成される。本研究では地球シミュレータの計算ノードによる固体分子動力学法の計算プログラムのベクトル化と並列化を行い性能評価を行った。分子動力学法では、カットオフ半径内の粒子が互いに影響を与え、その粒子ペアを行列を用いて表現することができる。ベクトル化に際して、この行列表現にcompressed row formとjagged diagonalformを考える。jagged diagonal formはベクトル長がcompressedrow formよりも長くできるので、ベクトル化により適している。しかし、標準的な粒子対の情報からjagged diagonal formに変換するには時間がかかるため、全体の性能はより簡単なcompressedrow fromよりも低下した。compressed row formでは8CPUでの並列化により2.4から2.7倍のスピードアップとなった。

he Earth Simulator which is under development has 640 processor nodes and its peak performance is 40 Tflop/s. In this study, we have evaluated performance of solid molecular dynamics simulation on an SMP node of the Earth Simulator. In molecular dynamics simulation, each particle is influenced by all particles within a cut-off region and the representation of these pairs of particles is made by a matrix. Two matrix representations, compressed row form and jagged diagonal form, are considered for vectorization. The jagged diagonal form is better than the compressed row form in performance on a vector processor for the force calculation of every pairs, because the vector length of the former is longer than that of the latter. However, computational cost for converting the normal matrix form to the jagged diagonal form is quite expensive and the total performance in using the jagged diagonal form is low. Speedup by parallelization with the compressed row form is 2.4 to 2.7 with 8 vector processors.

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