GPUクラスタにおける核融合シミュレーションコードの実装

Implementation of fusion simulation code on GPU cluster

藤田 典久*; 奴賀 秀男*; 井戸村 泰宏   ; 朴 泰祐*

Fujita, Norihisa*; Nuga, Hideo*; Idomura, Yasuhiro; Boku, Taisuke*

核融合プラズマシミュレーションコードGT5Dを大規模GPUクラスタに移植し、その性能評価を実施した。ノードあたり4GPUを搭載する筑波大学のHA-PACSシステムにおいて主要カーネルをGPUメモリ上へ移植し、GPU間の通信処理を演算処理とオーバーラップする通信マスク手法を開発した。移植した主要カーネルの処理性能としてはCPUに比べて平均2.3倍程度の高速化を達成したが、コード全体としては処理時間比率で7割程度のカーネルしか移植が完了していないため、1.3倍程度の高速化に留まった。しかしながら、通信マスク手法を適用することにより、1.85倍まで性能を改善することに成功した。

In this work, a fusion plasma simulation code GT5D is ported on massively parallel GPU clusters, and its computational performance is evaluated. On the HA-PACS system at Univ. Tsukuba, which has found GPUs per node, major kernels are ported on the GPU memory, and communication between GPUs are overlapped with computations. Although processing performances of the major kernels are improved by 2.3 times on average, an improvement of the total code performance is still limited to 1.3 times, because 70% of kernels are ported at the present. However, the total code performance is slightly improved to 1.85 times by applying the communication overlap technique.