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前山 伸也; 渡邉 智彦*; 井戸村 泰宏; 仲田 資季; 沼波 政倫*; 石澤 明宏*
no journal, ,
To analyze multi-scale plasma turbulence in magnetically confined plasma, we have extended the gyrokinetic Vlasov simulation code GKV to run efficiently on the K computer. A key numerical technique is the speed up of the parallel two-dimensional (2D) Fast Fourier Transform (FFT) algorithms. MPI/OpenMP hybrid parallelization with 4D domain decomposition is newly implemented to use a large number of cores. Perpendicular dynamics is solved by using the spectral method with 2D FFTs, where the data transpose often degrades scalability. The MPI process mapping is optimized for the 3D torus inter-node network on the K computer, so that the transpose communications are performed among the neighboring nodes located in a 3D box shape. Additionally, overlaps of FFTs and data transpose are implemented by using OpenMP directives. Thanks to the developed methods, GKV achieves almost linear speed-up beyond 100k cores with high parallel efficiency about 99.9998 per cent.
井戸村 泰宏; 仲田 資季; 山田 進; 町田 昌彦; 今村 俊幸*; 渡邉 智彦*; 沼波 政倫*; 井上 晃*; 堤 重信*; 三吉 郁夫*; et al.
no journal, ,
5次元ジャイロ運動論モデルに基づくプラズマ乱流シミュレーションは、核融合プラズマにおける乱流輸送現象を解析するための標準的な手法となっている。国際熱核融合実験炉ITERのような将来の大型装置を解析するうえで、シミュレーションの適用範囲、特に、装置サイズの規模を拡大することが重要となっており、より大きな計算機資源が必要とされている。しかしながら、現在のペタスケール計算機、あるいは、将来のエクサスケール計算機の能力を引き出すには、10万コアを超える並列度というハードウェアの厳しい要求を満たす必要がある。本研究では、差分法に基づくプラズマ乱流コードGT5D[Idomura, CPC2009]において、新たな通信マスク手法の開発を行い、京において約99.9998%という従来に比べて一桁以上高い並列化率を達成し、約20万コアまで良好なストロングスケーリングを確認した。
藤田 典久*; 奴賀 秀男*; 井戸村 泰宏; 朴 泰祐*
no journal, ,
核融合プラズマシミュレーションコードGT5Dを大規模GPUクラスタに移植し、その性能評価を実施した。ノードあたり4GPUを搭載する筑波大学のHA-PACSシステムにおいて主要カーネルをGPUメモリ上へ移植し、GPU間の通信処理を演算処理とオーバーラップする通信マスク手法を開発した。移植した主要カーネルの処理性能としてはCPUに比べて平均2.3倍程度の高速化を達成したが、コード全体としては処理時間比率で7割程度のカーネルしか移植が完了していないため、1.3倍程度の高速化に留まった。しかしながら、通信マスク手法を適用することにより、1.85倍まで性能を改善することに成功した。
河村 拓馬; 井戸村 泰宏; 宮村 浩子; 武宮 博
no journal, ,
大規模データの可視化を可能とするシステムとして、粒子ベースボリュームレンダリングを利用したクライアント-サーバ型の可視化システムを提案する。このシステムはファイルの再構成をすることなく、現実的な時間内で画像生成を行うことが可能である。(既存手法を用いてファイルの再構成を避けた画像生成を行う際に膨大な通信が発生し、現実的な時間内での画像生成が困難であった。本研究においては、クライアントからサーバへのデータ転送量を最適化するとともに、通信処理と描画処理を重ね合わせることで通信処理時間を隠蔽し、大規模データの対話的可視化を可能とした。