エクサスケールシステムへ向けたプラズマ乱流コードの現代化と高速化

朝比 祐一; 前山 伸也*; Latu, G.*; Garbet, X.*; 渡邉 智彦*; 青木 尊之*; 荻野 正雄*

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2019年度学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点(JHPCN)国際共同研究のもと、仏国CEAの共同研究者とエクサスケールの核融合プラズマ乱流シミュレーションのための物理モデル開発およびHPC技術開発を行った。先進的な物理モデルとして仏国開発のGYSELAコードに運動論的電子モデルを導入し、日本において開発された同等のコードであるGT5Dコードと線形計算におけるベンチマークを行った。HPC技術開発としては、どのような技術を活用すれば運動論コードの高可搬性実装が可能となるかを調べた。特に、GYSELAコードを特徴付ける高次元性とSemi-Lagrangian schemeといった特徴を抽出したミニアプリケーションを作成し、それをOpenACCおよびKokkosにおいて並列化し、それぞれの手法の利点, 欠点を調査した。OpenACCは指示行を挿入することで、Kokkosは高レベルな抽象化を行うことで性能可搬実装を実現する。発表では、生産性, 可読性, 性能可搬性の観点からそれぞれの手法の利点, 欠点を論じる。