CUDA programs for the GPU computing of the Swendsen-Wang multi-cluster spin flip algorithm; 2D and 3D Ising, Potts, and XY models

2次元,3次元イジングモデル,ポッツモデル, XYモデルにおけるGPUを用いたSwendsen-Wangマルチクラスタースピンフリップアルゴリズム開発

小村 幸浩; 岡部 豊*

Komura, Yukihiro; Okabe, Yutaka*

本論文では、古典スピン系の数値解析でよく用いられているSwendsen-WangマルチクラスタースピンフリップアルゴリズムのGPUコンピューティングの具体的な実装方法および最新GPUを用いた計算性能について議論する。議論に用いるモデルとして、古典スピン系の2次元、3次元イジングモデル、ポッツモデル、XYモデルの計6つを取り扱う。我々は既に2次元モデルでの方法について報告した。本論文では3次元モデルにおけるGPU計算コードの実装方法ならびに最新GPUを用いた計算性能について詳細に議論する。

We present sample CUDA programs for the GPU computing of the Swendsen-Wang multi-cluster spin flip algorithm. We deal with the classical spin models; the Ising model, the -state Potts model, and the classical XY model. As for the lattice, both the 2D (square) lattice and the 3D (simple cubic) lattice are treated. We already reported the idea of the GPU implementation for 2D models. We here explain the details of sample programs, and discuss the performance of the present GPU implementation for the 3D Ising and XY models. We also show the calculated results of the moment ratio for these models, and discuss phase transitions.