Eigenvalue solution on the heterogeneous multicore cluster for nuclear fusion reactor monitoring

核融合炉モニタリングのための非均質マルチコアクラスターにおける固有値解析

櫛田 慶幸; 武宮 博; 徳田 伸二

Kushida, Noriyuki; Takemiya, Hiroshi; Tokuda, Shinji

本研究では、国際熱核融合実験炉(ITER)のためのプラズマ安定性解析システムに必要な高速固有値解析ソルバーをCellクラスター上で開発した。核融合実験炉では、実験炉を破壊する可能性のあるプラズマディスラプションを予期し、それに応じてプラズマの制御を行う必要がある。ITERでは、破壊を防ぐために約10万次元の複素三重ブロック対角行列の固有値を一秒以内に計算する必要があるが、現行の超並列計算機ではネットワーク遅延による並列効率低下のため達成することは困難であった。このためわれわれは、高速な演算性能を持つCellプロセッサーを利用しネットワーク負荷を低く抑えることで、今までは不可能であった1024対角ブロック、及び各ブロックが128128次元である行列の固有値を一秒以内に求めることを可能とした。

In this study, we developed a high speed eigenvalue solver that is the necessity of plasma stability analysis system for International Thermo-nuclear Experimental Reactor (ITER) on Cell cluster system. Our stability analysis system is developed in order to prevent the damage of the ITER from the plasma disruption. The stability analysis system requires solving the eigenvalue of matrices whose dimension is hundred thousand in a few seconds. However, current massively parallel processor (MPP) type supercomputer is not applicable for such short-term calculation, because of the network overhead become dominant. Therefore, we employ Cell cluster system, because we can obtain sufficient processing power with small number of processors. Finally, we succeeded to solve the block tri-diagonal Hermitian matrix, which had 1024 diagonal blocks and each block size was 128128, within one second.