PHITSの医学物理学分野への応用,2; 並列計算による高速化

Medical application of the PHITS code, 2; Acceleration by parallel computing

古田 琢哉   ; 佐藤 達彦   

Furuta, Takuya; Sato, Tatsuhiko

近年の目覚ましいコンピュータ計算処理性能の向上により、放射線治療のためのモンテカルロ法による線量計算等が現実的な時間で実行できるようになった。しかし、最近のコンピュータの発展はマルチコアプロセッサーの開発によるものであり、これを搭載したコンピュータの性能を最大限に活かし、ソフトウェアを高速に動作させるためには、並列化が鍵となる。PHITSはMPIを利用した分散メモリ型並列計算とOpenMP指示文を利用した共有メモリ型並列計算の二つの機能を含んでおり、ユーザーは目的に合わせてこれらの二つの並列機能を使い分けることができる。本解説では、この二つの並列機能について、利点や欠点を含めて説明する。また、種々の放射線を水ファントムに入射させる計算を典型的なマルチコアプロセッサー搭載の高性能ワークステーションで行った計算時間等を示すことでPHITSの並列計算の性能を示す。

Time-consuming Monte Carlo dose calculation becomes feasible owing to the development of computer technology. However, the recent development is due to emergence of the multi-core high performance computers. Therefore, parallel computing becomes a key to achieve good performance of software programs. A Monte Carlo simulation code PHITS contains two parallel computing functions, the distributed-memory parallelization using protocols of MPI and the shared-memory parallelization using OpenMP directives. Users can choose the two functions according to their needs. This paper gives the explanation of the two functions with their advantages and disadvantages. Some test applications are also provided to show their performance using a typical multi-core high performance workstation.