Large-scale wind simulation using lattice Boltzmann method on GPU-Rich supercomputer

GPUスーパーコンピュータにおける格子ボルツマン法を用いた大規模風況解析

小野寺 直幸   

Onodera, Naoyuki

近年、低消費電力および演算性能の高さよりGPUによる科学技術計算が注目されている。本研究では、GPUを用いた格子ボルツマン法による計算コード手法を構築することで、高精度な風況解析手法を実現した。計算コードの高速化として、最新のPascalアーキテクチャに対する最適化およびテンポラルブロッキング法を用いた通信削減アルゴリズムを採用した。ノードあたり4GPUおよび2CPUを搭載するTSUBAME3.0を用いた強スケーリングの性能測定においては、1ノードで30倍、36ノードで10倍の高速化が達成された。

Recently, GPU has been emerging as one of high performance devices to realize a large-scale simulation with less power consumption. We realize a high precision wind simulation based on the LBM. Our code is tuned to achieve high performance on the Pascal GPU architecture, and we propose a communication reduced algorithm with a temporal blocking method. We performed the strong scalability measurements with TSUBAME3.0 which has 4 GPUs and 2 CPU sockets per node. Regarding the strong scalability results, the performance of GPU with a single node is 30 times higher than that of CPU, and the performance of GPU with 36 nodes is 10 times higher than that of CPU.