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樋口 健二; 長谷川 幸弘*; 平山 俊雄
JAERI-Review 2000-019, 70 Pages, 2000/12
JAERI-Review-2000-019.pdf:1.89MB
計算科学技術推進センターでは、並列処理にかかわる基盤技術開発の一環として、平成11年度に次世代計算機の概念検討に着手した。ここで行った代表的な量子計算コードを対象とした挙動解析結果について述べる。また、解析結果、に対する考察、キャッシュミス緩和のための方策の検討結果についても触れる。さらに、概念検討を定量的に進めるために開発中の性能予測シミュレータについても述べる。
樋口 健二; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*
JAERI-Research 97-062, 103 Pages, 1997/09
JAERI-Research-97-062.pdf:2.35MB
従来の光線追跡法による画像生成においては、視点を始点としてスクリーンを構成する各画素を通過する半直線すなわち視点を追跡することで各画素に対する輝度値を計算する。しかし、その場合、(1)光源の幾何形状表現が困難(2)散乱反射の計算に大まかな近似を用いざるを得ない、といった理由から生成される画像の現実感が大きく失われる。そこで、筆者らは、原子力分野で広く用いられているモンテカルロ法により、視線ではなく光線を追跡する順方向光線追跡プログラムを開発した。この手法により、上記問題点を解消するとともに、粒子輸送モンテカルロ・コードの分散低減法を適用し、さらに拘束モンテカルロ装置を利用することで計算時間を大幅に短縮した。
樋口 健二; 浅井 清; 長谷川 幸弘*
Nuclear Science and Engineering, 127(1), p.78 - 88, 1997/09
被引用回数：1 パーセンタイル：14.47(Nuclear Science & Technology)実用のモンテカルロコードのベクトル処理では、間接番地アクセス、複雑な条件分岐文、短いベクトル長、キャツシュミス及びロバスト性・汎用性を保持するための処理のために高い速度向上率を得ることは困難である。筆者らは、過去の研究において、上記5つの問題点のうち、第1、第2及び第3の問題点については、モンテカルロコード専用のハードウェアにより解消できることを示した。本稿では、MORSEコードのベクトル処理結果に基づき、第4及び第5の問題が詳細に議論される。ここでは、キャッシュミスヒット率が粒子輸送問題のベクトル処理において同時追跡される粒子数に強く依存することを示す。第5の問題点については、入力問題に無関係な処理を除くことにより、即ち、入力問題に合わせたコード生成により、速度向上率が大きく改善されることを示す。
樋口 健二; 川崎 琢治*
JAERI-Data/Code 96-019, 73 Pages, 1996/06
JAERI-Data-Code-96-019.pdf:2.22MB
光子・中性子輸送問題を解くモンテカルロ・コードは各粒子に対する計算の独立性を利用したベクトル処理あるいは並列処理が可能である。本報告では既存の汎用粒子輸送モンテカルロ・コードの並列計算への適応性について述べる。並列計算機については、ベクトル型並列計算機とスカラ並列計算機を対象とした。即ち、粒子輸送モンテカルロ・コードMCNPを対象に、(1)4台のベクトル・プロセッサを持つモンテカルロ装置Monte-4上でベクトル並列処理、(2)256台のスカラ・プロセッサを持つParagon XP/S上で並列処理を行った。これら2種類の並列処理に関する手法及び結果について述べるとともに、粒子輸送モンテカルロ・コードの並列計算への適応性について述べる。
市原 潔*; 横川 三津夫; 蕪木 英雄
計算工学講演会論文集, 1(1), p.377 - 380, 1996/05
3次元非圧縮性流体コードに現われる圧力ポアソン方程式の並列化の例を示す。解法として赤黒SOR法、PCG法をとりあげ、ベクトル並列計算機VPP500において、スケーラビリティの評価を行った。赤黒SOR法については、スカラ並列計算機Paragonにおいても並列化を行い、VPP500におけるスピードアップ率と比較した。Paragonの場合は、スケーラビリティを阻害する要因が通信時間の増大のみであるのに対し、VPP500の場合は、それに加えてベクトル化率の低減化が関与することが定量的に示された。また、PCG法の場合は、DOループに含まれる演算のベクトル長が短いために、DOループ分割によるスケーラビリティの阻害がより顕著に現われることが判明した。
竹中 信幸*; 浅野 等*; 藤井 照重*; 本村 康哲*; 小野 厚夫*; 松林 政仁; 鶴野 晃
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 377, p.156 - 160, 1996/00
被引用回数：7 パーセンタイル：55.21(Instruments & Instrumentation)液体金属流の可視化とベクトル場を測定するための画像処理法が実時間中性子ラジオグラフィにより行われている。本研究では中性子ラジオグラフィ装置としてJRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置、作動流体として鉛-ビスマス共融混合物を用いた。可視化のためのトレーサーとして金-ガドミウムの金属間化合物を用い、流れのベクトル場は画像処理法を用いて求めた。液体金属の流れのベクトル場は液体金属による中性子の減衰が1/e未満であり、トレーサーの粒径が画像処理のためにデジタル化された画像の1ピクセルより大きい場合に実時間中性子ラジオグラフィにより得た。
長谷川 幸弘*; 樋口 健二
JAERI-Tech 95-051, 59 Pages, 1995/11
多群粒子輸送モンテカルロ・コードMORSEを高速モンテカルロ装置上で高速処理し、3つの入力データを用いて、8~10倍の速度向上率を得た。その手法及び結果について述べる。高速モンテカルロ装置Monte-4は、従来のベクトル計算機において困難であった粒子輸送モンテカルロ・コードの高速処理を実現するために開発された専用計算機である。Monte-4は、モンテカルロ・パイプラインと呼ばれる特殊ハードウェアを搭載した4台のベクトル演算装置を持つ。MORSEコードのベクトル化手法、並列化手法、高速モンテカルロ装置上における性能向上のためのチューニング手法及び性能評価結果について述べる。
樋口 健二; 浅井 清; 秋元 正幸
Journal of Nuclear Science and Technology, 32(10), p.953 - 964, 1995/10
被引用回数：1 パーセンタイル：17.52(Nuclear Science & Technology)粒子輸送モンテカルロ・コードの高速処理を実現するため、モンテカルロ装置Monte-4を開発した。複雑な3次元空間における粒子の追跡計算は、スカラ命令や通常とは異なるベクトル命令を必要とするため、従来のスーパコンピュータ上での高速処理が困難であった。Monte-4は、モンテカルロ・パイプラインと呼ばれる特殊なハードウェアによってこれらの処理を高速化している。また、従来のベクトル計算機上で生じていた、データ転送能力と数値演算能力間の不均衡を解消するため、強化されたロード/ストアパイプラインを装備している。さらに、Monte-4は、4台のプロセッサによる並列処理によって高速化を実現している。汎用モンテカルロ・コードを用いた性能評価において、オリジナル・コードのスカラ処理に対し約10倍の速度向上率を達成した。
秋元 正幸; 樋口 健二; 藤井 実; 原田 裕夫; 浅井 清; 田中 幸男*; 鈴木 孝一郎*
High Performance computing 1995; Grand Challenges in Computer Simulation, 0, p.9 - 15, 1995/00
原研では、高性能計算用に、従来型のスーパーコンピュータを用いてきた。しかし、並列処理技術の急速な進展により、現在のFujitsu VP2600 2式をFujitsu VPP500/42及びParagon XP/S15-256に交換する。本報では、交換する並列コンピュータの予備的性能評価について報告する。
樋口 健二; 浅井 清; 秋元 正幸
Proc. of Int. Conf. on Mathematics and Computations,Reactor Physics,and Environmental Analyses,Vol. 2, 0, p.1545 - 1553, 1995/00
粒子モデルを扱ったモンテカルロ計算等の数値シミュレーションの高速化を目指して開発されたモンテカルロ装置の性能評価結果について述べる。性能評価には、臨界計算用多群モンテカルロ・コードKENO-IV及び連続エネルギー粒子輸送モンテカルロ・コードMCNPを用いた。KENO-IVコードについては、(1)比較的複雑な幾何形状によって表現されたTCA(Tank-type Critical Assembly)における問題と(2)形状が単純でかつ粒子数の大きな問題として、KENOコードの標準的なベンチマーク問題を、(3)MCNPコードについては、人体模型を用いた実効線量当量算出問題を評価に用いた。(1)及び(3)のケースにおいては、約10倍の速度向上率を得た。(2)については、10~23倍の速度向上率を得た。性能評価の観点から、各ケースにおける解析結果について述べる。
神林 奨
JAERI-M 92-080, 45 Pages, 1992/06
分子動力学法を用いたコンピュータシミュレーションは、物理、化学、生物学など広範な分野において、実験測定や理論計算と相補的な研究手法として定着しつつある。分子動力学法は、ニュートンの運動方程式を数値的に解くことにより、多数の古典粒子からなる体系の運動の様子を数値的に再現する手法である。1980年代に入り、分子動力学法の技術的改良がなされ、実験測定との比較に便利な温度や圧力が一定という条件でのシミュレーションが可能となった。本報告では、まず、分子動力学法の概要をまとめ、次にソフト球モデルを対象として新規に開発した分子動力学シミュレーションコードISIS(isokinetic simulation of soft-spheres)について述べる。ISISコードは、一般的なミクロカノニカルアンサンブルのシミュレーションとともに、束縛法を用いた温度一定のシミュレーションを可能としている。また、運動方程式の逐次積分に第5次の差分式を用いて数値誤差を小さく抑え、粒子間力の計算時間を短縮するために簿記法を用いている。
樋口 健二; 山崎 隆*; 浅井 清
JAERI-M 87-032, 49 Pages, 1987/02
多群モンテカルロ・コ-ドMORSE-DDのベクトル化を行なった。粒子運動を模擬する際、モンテカルロ法は非常に有力な手法であるが、反面多大な計算時間を必要とする。この為、ベクトル処理による速度向上が望まれている。しかし、一般にモンテカルロ法を用いた中性子輸送問題を取り扱う原子力コ-ドは、中世子毎に異なった計算を行なう必要があるためベクトル化が難しい。また条件分岐文が多いと言う性質もベクトル化を妨げている大きな理由の一つである。MORSE-DDコ-ドのベクトル化は、イベントバンク方式と呼ばれるベクトル化手法を用いて行ない、プログラムの細部にわたり書き換えた。その結果、中性子の挙動解析問題に対して、1.55倍の速度向上を得た。使用した計算機はFACOM-VP100である。本報告では、ベクトル化に用いた手法とベクトル処理に関する問題点について述べる。
石黒 美佐子; 原田 裕夫; 篠沢 直次*; 奈良岡 賢逸*
Nuclear Science and Engineering, 92, p.126 - 135, 1986/00
被引用回数：4 パーセンタイル：48.02(Nuclear Science & Technology)この論文では、ベクトル計算型スーパーコンピュータFACOM YP-100を使用して、軽水炉過渡解析コードRELAP5のベクトル化経験について述べる。VP-100は、最高性能250MFLPS,クロック時間7.5n秒を有する。ベクトル化へのアプローチは、熱水力モデルでは、ジャンクションとボリュームレベルの並列性を用い、熱計算では、熱構造体と熱メッシュレベルの並列性を用いている。VP-100向きにベクトル化したコードは、取扱われるメッシュ数によっても異なるが、2.4から2.8倍M380よりも速度アップされる。ここでM-380は、VP-100と同じクロック時間を有するIBM型の計算機である。
石黒 美佐子; 原田 裕夫; 篠沢 尚久*; 奈良岡 賢逸*
JAERI-M 85-040, 54 Pages, 1985/03
RELAP5/MOD1は、軽水炉LOCA及びnon-LOCA過渡解析のための大型原子力コードで、CDC Cyber-176計算機の使用を前提として開発されたものである。この論文では、ベクトル計算型スーパーコンピュータFACOM VP-100の効率的使用を目的として行ったRELAP5/MOD1コードのベクトル化とその効果について述べる。ベクトル化の方法は、熱水力計算に対してはジャンクションとボリュームに関する計算の並列性を用い、熱計算に対しては熱構造体と熱メッシュに関する計算の並列性を用いている。ベクトル化されたコードは、オリジナルのスカラ計算用コードに比べて、2.4から2.8倍速い処理速度を示した。計算速度比は、入力モデルに含まれる空間セル数に依存した。
常松 俊秀; 竹田 辰興; 松浦 俊彦*; 安積 正史; 栗田 源一; 滝塚 知典
JAERI-M 8616, 46 Pages, 1979/12
ERATOコードは、プラズマの電磁流体力学的安定性を解析するための汎用コードであるが、すべての処理を数値的に行っているため、計算の各段階における誤差が積み重なって種々の問題を引き起こすことがある。本報告書においては、過去の実際的な安定性解析を行った際に生じた諸問題を系統的に整理し、更に今後予想される核融合プラズマの安定性解析において必要となるERATOと関連ある計算コードの紹介と計算結果の例を示した。また、ERATOはプログラム的にも、扱う数値データの量においても巨大コードであるために、効率の良い計算を行うためには、個々の計算機の特性を生かした最適化が必要である。本報告書では、FACOM230-75システムにおける入出力処理の最適化と、75APUにおける超高速演算における最適化を行いテストをした結果をも報告する。この報告書は昭和54年11月19~21日に米国オークリッヂ国立研究所で行われたワークショップで発表した内容をまとめ補遺したものである。
