High-resolution simulations using an AMR framework on GPU supercomputers

GPUスーパーコンピュータ上でのAMRフレームワークを用いた高解像度シミュレーション

下川辺 隆史*; 小野寺 直幸   

Shimokawabe, Takashi*; Onodera, Naoyuki

適合細分化格子(AMR)法は、局所的に格子の解像度を上げることができる有効な手法の一つである。本研究では、AMR法を適用したコードに対して、計算性能を維持しつつ効率的に記述するためのステンシルアプリケーション用のフレームワークを開発した。このフレームワークでは、プログラマは格子点を更新するC++11のラムダを記述するだけで、ツリーベースのAMRデータ上の物理量の更新が可能となる。圧縮性流体計算の性能測定を実施した結果、東京工業大学のGPUスーパーコンピュータTSUBAME3.0上にて、並列効率が84%の良いスケーラビリティが示された。

An adaptive mesh refinement (AMR) method is one of the effective methods to compute certain local regions that demand higher accuracy with higher resolution. To develop the applications adopting AMR effectively with maintaining high performance on multiple GPUs, we are developing a block-based AMR framework for stencil applications written in C++ and CUDA. The programmer simply describes a C++11 lambda that updates a grid point, which is applied to the entire grids with various resolution over a tree-based AMR data structure effectively. The framework-based application for compressible flow has demonstrated good weak scalability with 84% of the parallel efficiency on the TSUBAME3.0 GPU supercomputer at Tokyo Institute of Technology.