Optimization of fusion plasma turbulence code GT5D on FUGAKU and SUMMIT

富岳およびSUMMITにおける核融合プラズマ乱流コードGT5Dの最適化

井戸村 泰宏   ; Ali, Y.*; 伊奈 拓也*; 今村 俊幸*

Idomura, Yasuhiro; Ali, Y.*; Ina, Takuya*; Imamura, Toshiyuki*

クリロフ部分空間法に基づく差分陰解法はジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dの主要な計算コストを占める。ポスト京重点課題では、演算加速に比べてノード間通信性能が限定的なエクサスケール計算機向けに先進的な省通信クリロフ部分空間法を開発してきた。本研究では、FP16前処理を用いた混合精度省通信GMRESソルバを開発する。この前処理により、反復回数と袖通信が大幅に削減された。新しいソルバを富岳とSUMMITに移植し、既存のマルチコア/メニーコアプロセッサにおける従来のソルバに対する性能比較を行う。

Implicit finite difference solvers based on Krylov subspace methods occupy dominant computing costs in the Gyrokinetic Toroidal 5D full-f Eulerian code GT5D. Under the post-K project, advanced communication avoiding (CA) Krylov subspace methods have been developed for exascale computing platforms, which have limited inter-node communication performance compared with accelerated computation. In this work, we develop a new mixed precision CA-GMRES solver using a FP16 preconditioner, which dramatically reduces the number of iterations, and thus, halo data communications. We port the new solver on FUGAKU and Summit, and compare its performance against conventional solvers on existing muti/many-core processors.