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Computational challenges towards strong scaling gyrokinetic Eulerian codes at Exa-scale

エクサスケールの強スケーリングジャイロ運動論的オイラーコードに向けた計算機科学的課題

井戸村 泰宏   

Idomura, Yasuhiro

核融合プラズマ乱流を研究するために、ジャイロ運動論的5次元トロイダルfull-fオイラーコードGT5Dを開発した。京コンピュータにおいては、多次元/多階層領域分割や通信と計算の同時処理といったノード間並列技術を開発し、GT5Dの強スケーリングを73,728ノードまで向上した。しかしながら、運動論的電子や多種イオンを含む核燃焼プラズマへのGT5Dの拡張はより高い計算性能を必要とする。ポスト京重点課題では、GPUやMICといった次世代プラットフォームの計算技術を開発してきた。本講演ではメニーコアプロセッサにおけるノード内のメモリ階層構造や演算加速に比べて相対的に低いノード間通信性能といった計算機科学的な課題を議論する。

To study fusion plasma turbulence, the Gyrokinetic Toroidal 5D full-f Eulerian code GT5D has been developed. On the K-computer, inter-node parallelization techniques such as multi-dimensional/-layer domain decomposition and communication-computation overlap were developed, and strong scaling of GT5D was improved up to 73,728 nodes. However, extensions of GT5D towards burning plasmas including kinetic electrons and multi-species ions require greater computing power. Under the post-K project, we have developed computing techniques for the next generation platforms such as GPUs and MICs. In this talk, we discuss computational challenges related to complicated intra-node memory hierarchy on many core processors and relatively limited inter-node communication performance compared with accelerated computation.

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