Performance evaluations of gyrokinetic Eulerian code GT5D on massively parallel multi-core platforms

超並列マルチコア環境におけるジャイロ運動論的オイラーコードGT5Dの性能評価

井戸村 泰宏   ; Jolliet, S.*

Idomura, Yasuhiro; Jolliet, S.*

核融合プラズマの第一原理モデルである5次元ジャイロ運動論方程式に基づくプラズマ乱流シミュレーションは乱流輸送現象を評価する標準的手法となっているが、ITER装置規模の5次元乱流計算は膨大な計算となるため、超並列計算機の効率的利用が核融合分野の計算科学における重要課題となっている。原子力機構で開発した5次元格子コードGT5Dでは方程式系の物理的特性や対称性に基づいて5次元空間の階層的な多次元領域分割を行う。これを複数のMPIコミュニケータとSMPを組合せた階層的通信構造によって実装することにより高いスケーラビリティを実現し、BX900システム16384コアを用いて実効性能19.4TFlopsを達成した。

Plasma turbulence simulations based on the five dimensional (5D) gyrokinetic equation, which is the first principle model of fusion plasmas, are standard tools in analyzing turbulent transport phenomena. However, 5D turbulence simulations at the ITER size requires extreme scale computation, and therefore, an efficient use of massively parallel computers has been an important issue in computational fusion science. In GT5D, which is a 5D Eulerian code developed by JAEA, 5D phase space is parallelized using multi-dimensional domain decomposition based on physical symmetry properties of the equation system. By implementing this parallel model on a multilayer network consisting of multiple MPI communicators and a SMP layer, the scalability is highly improved, and the sustained performance of Tflops is achieved on 16384 cores of BX900.