Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; Ali, Y.*; 今村 俊幸*
Proceedings of International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis (SC 2020) (Internet), p.1318 - 1330, 2020/11
被引用回数：1 パーセンタイル：36.4(Computer Science, Information Systems)5次元ジャイロ運動論モデルに基づく次世代核融合実験炉ITERのマルチスケールfull-
シミュレーションは核融合科学において最も計算コストが大きい問題の一つである。本研究では、新しい混合精度省通信クリロフ法を用いてジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dを高速化した。演算加速環境における大域的集団通信のボトルネックを省通信クリロフ法によって解決した。これに加えて、A64FXにおいて新たにサポートされたFP16SIMD演算を用いて設計された新しいFP16前処理により、反復(袖通信)の回数と計算コストの両方を削減した。富岳とSummitにおける1,440CPU/GPUを用いた1,000億格子のITER規模シミュレーションに対して、提案手法の処理性能は従来の非省通信クリロフ法に比べてそれぞれ2.8倍, 1.9倍高速化され、5,760CPU/GPUまで良好な強スケーリングを示した。
井戸村 泰宏
no journal, ,
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。
井戸村 泰宏
no journal, ,
ポスト京重点課題において開発を進めているジャイロ運動論的full-fオイラーコードGT5Dにおけるエクサスケール計算技術を紹介する。ITERにおける核燃焼プラズマ解析に向けて、運動論的電子や多種イオン系イオンを含む物理モデルの拡張が進められてきた。この核燃焼プラズマモデルをITER規模で計算するにはエクサスケール計算が必須となる。これを実現する上で、省電力のメニーコアプロセッサを使いこなす技術や演算加速によって顕在化する通信処理のボトルネックを回避する技術が必要となる。講演では、上記課題の解決に向けて開発を進めてきた、メニーコア最適化技術、通信隠蔽技術、省通信アルゴリズムに関して議論し、プラズマシミュレータ等、最新のメニーコア計算機における性能評価を示す。
井戸村 泰宏
no journal, ,
ポスト京重点課題において開発を進めているエクサスケール計算技術について紹介する。核融合プラズマの解析では5次元位相空間における移流拡散方程式の第一原理計算が必要となるため、次世代実験炉ITERの解析にはエクサスケール計算が必須となる。これを実現する上で、省電力のメニーコアプロセッサを使いこなす技術や演算加速によって顕在化する通信処理を削減する技術が必要となる。講演では、上記課題の解決に向けて開発を進めてきた、メニーコア最適化技術、通信隠蔽技術、省通信アルゴリズムに関して議論し、最新のメニーコア計算機における性能評価を示す。
井戸村 泰宏
no journal, ,
本講演ではポスト「京」重点課題6「革新的クリーンエネルギーの実用化」サブ課題D「核融合炉の炉心設計」の開発状況を概説する。本課題では応用数学、計算機科学、プラズマ理論、プラズマ実験の専門家から構成される学際的チームによって、(1)エクサスケール計算技術開発、(2)核燃焼プラズマの物理モデル拡張、(3)JT-60やLHDといった大型実験に対する開発コードのV&Vに取り組んできた。外部加熱に対するプラズマ乱流の過渡的応答や高エネルギー粒子駆動モードの間欠的バーストといったマルチ時間スケール現象を解析するための計算技術や物理モデルに焦点を当ててプロジェクトの前半2年間の成果を示すとともに、プロジェクト後半に向けた課題を議論する。
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; Obrejan, K.; 朝比 祐一*; 松岡 清吉*; 今村 俊幸*
no journal, ,
ポスト京重点課題において、メニーコアプロセッサに基づく次世代計算環境向けにジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dの計算技術開発を進めてきた。本発表では、複雑なプロセッサ内メモリ階層、および、演算加速に比べて限定的なノード間通信性能に関する計算技術の課題を議論する。前者に関しては、各メニーコアアーキテクチャ上でステンシル計算カーネルのデータアクセスパターンを最適化し、高い性能向上を達成した。後者に関しては、先進的な省通信クリロフ部分空間法を適用した。この手法は集団通信を一桁以上削減し、さらに主要な計算カーネルの演算密度を向上する。上記の新たな計算技術の適用により、最新メニーコア環境におけるGT5Dの性能が大幅に向上し、Oakforest-PACS全系(8,192KNL)までの良好な強スケーリングを達成した。
井戸村 泰宏
no journal, ,
本オーバービュー講演では、最初に、熱流動や環境動態に関する様々なCFDコード,放射線輸送コード,材料科学分野の量子計算,最新の機械学習アプリケーションを含む幅広いスペクトルの計算ニーズを包含する原子力機構の原子力計算工学研究について概説する。第二に、最先端の演算加速環境におけるエクサスケール原子力CFDコードの開発について述べる。第三に、ポスト京重点課題で開発しているエクサスケールプラズマコードや新しいデータ科学手法を紹介する。最後に、原子力計算工学分野におけるCEA-JAEA連携の現状を議論する。
井戸村 泰宏
no journal, ,
ポスト京重点課題では、ポスト京におけるエクサスケール核燃焼プラズマシミュレーションに向けてジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dの開発を進めている。本講演ではGT5Dにおける新たな計算技術開発の現状を概説する。GT5Dの主要な計算部分は半陰的時間積分法で用いられるクリロフ疎行列ソルバとなる。本研究ではこのソルバの計算カーネルを富岳試作機、および、V100GPUに移植し、これらの最先端メニーコア、GPUアーキテクチャにおいてほぼ理想的な性能向上が得られることを確認した。
井戸村 泰宏; Ali, Y.*; 伊奈 拓也*; 今村 俊幸*
no journal, ,
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。
井戸村 泰宏
no journal, ,
ジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dはスティフな線形4次元移流演算子に陰解法時間積分が適用する半陰解法差分スキームに基づいており、高速な運動論的電子の陰解法差分ソルバが全体の80%以上の計算コストを占める。この陰解法ソルバは元々クリロフ部分空間法を用いて開発されたが、大域的集団通信と袖通信が最新の演算加速環境におけるボトルネックとなってきた。この課題を解決するために、新しい半精度前処理を用いて収束特性を向上し、反復回数と通信回数を一桁削減した。富岳で新たにサポートされた半精度SIMD演算を活用して半精度前処理を用いた省通信ソルバを開発し、これをSummitにも移植した。新しい省通信ソルバによって富岳とSummitの両方で大幅な性能向上を達成し、開発手法の性能移植性を示した。
井戸村 泰宏
no journal, ,
多相多成分熱流動解析コードJUPITER,都市風況解析コードCityLBM,In-Situ可視化ソフトウェアIn-Situ PBVRを富岳に移植・最適化し、性能測定を実施した。Cで実装されたJUPITERの処理性能をOakforest-PACSと比較した結果、ハードウェア性能を反映した妥当な性能向上が確認され、さらにA64FXの半精度SIMD処理を活用することで更なる性能向上が得られた。一方、C++で実装されたCityLBMでは富士通製Cコンパイラの最適化機能に多数の問題が見つかり、同じノード数のTsubameと比較して2桁程度低い処理性能となった。また、In-Situ PBVRによる富岳のIn-Situ可視化環境を構築し、オープンソースソフトウェアを公開した。
渡邉 智彦*; 井戸村 泰宏; 藤堂 泰*; 本多 充*
no journal, ,
スーパコンピュータ富岳の初期立ち上げ段階において、データ科学的手法を適用して、不純物イオンと水素同位体の粒子,運動量,エネルギーの乱流輸送、および高エネルギー粒子の閉じ込めといった核燃焼プラズマ閉じ込めの物理を探求するシミュレーションプロジェクトを開始した。本プロジェクトに先立って、多次元位相空間におけるプラズマの運動論的ダイナミクスを解析する3つの主要な核融合プラズマシミュレーションコード, GKV, GT5D, MEGAのアップグレードと最適化を行い、富岳における高性能計算を達成した。フラックスチューブジャイロ運動論的コードGKVを多種イオン系プラズマのマルチスケール乱流および重不純物イオンの乱流輸送に適用している。大域的full-fジャイロ運動論的コードGT5Dを用いて非局所的乱流輸送と自発プラズマ回転の研究を実施している。運動論的MHDハイブリッドコードMEGAは高エネルギーイオンの閉じ込めの研究に使用され、さらにバルクイオンの運動論的ダイナミクスを導入するコード拡張も行われた。本プロジェクトでは、輸送モデルとシミュレーション研究効率の向上するためにデータ科学的手法も推進している。
井戸村 泰宏
no journal, ,
ジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dを世界最大のメニーコアCPU型スーパーコンピュータ富岳およびGPU型スーパーコンピュータSummitにおいて高速化した。GT5Dは半陰解法差分スキームに基づいており、高速な運動論的電子の陰解法差分ソルバが全体の80%以上の計算コストを占める。この陰解法ソルバは元々クリロフ部分空間法を用いて開発されたが、大域的集団通信と袖通信が演算加速に伴うボトルネックとなってきた。この課題を解決するために、新しい半精度前処理を用いて収束特性を向上し、反復回数と通信回数を一桁削減した。新しいソルバによって富岳とSummitの両方で大幅な性能向上を達成し、実質量の運動論的電子を用いた数値実験が実現した。
