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横川 三津夫; 谷 啓二
RIST News, (30), p.24 - 30, 2000/10
宇宙開発事業団、日本原子力研究所及び海洋科学技術センターは、現在、高度な数値シミュレーションにより全地球レベルの複雑な諸現象を計算機上で忠実に再現するために必要な超高速並列計算機システム「地球シミュレータ」の開発を実施している。地球シミュレータ研究開発センターは、この開発を共同で実施するための共同事務所であり、平成10年度に現在の体制が整備された。本稿では、地球シミュレータ研究開発センターが実施している地球シミュレータ開発について紹介する。
折居 茂夫*; 渡部 弘*; 滝川 好夫*; 熊倉 利昌*; 久米 悦雄
計算工学講演会論文集, 3(1), p.43 - 46, 1998/05
日本原子力研究所では、1996年より並列計算機用ベンチマークテスト・システムの研究開発を実施している。講演では、まず本システムの開発状況を報告する。確立したベンチマーク仕様とベンチマークテストコードの一つ流体コード向けBiCGSTAB2-BMTによる、ベクトル計算機とスカラ計算機のBMT結果を示す。更にBMT結果を利用した性能評価を示す。この評価は、計算機利用の見地、プログラム開発の見地、計算機設計の見地という3つの見地から行われる。これらの見地で性能評価を実施することによって、並列計算機利用の促進と開発へのフィードバックを図ることが可能となる。
加藤 香*; 功刀 資彰; 小竹 進*; 芝原 正彦*
JAERI-Data/Code 98-007, 104 Pages, 1998/03
JAERI-Data-Code-98-007.pdf:3.31MB
本報告書は、光量子物質相互作用シミュレーション用に開発されている、量子分子動力学コードQQQFのFujitsu VPP上でのベクトル並列化及び、VPPからIntel Paragon XP/Sへの移植及び並列化、並びに光モンテカルロ-分子動力学ハイブリッドコードMONTEVに対するVPPからParagon XP/Sへの移植及び並列化について記述したものである。
折居 茂夫*
情報処理学会論文誌, 39(3), p.529 - 541, 1998/03
プログラムレベルからループレベルまでの性質を一環して評価する、数値計算のための並列計算機評価方法を提案する。この方法に使用するループの処理時間モデルの特徴は、理論最大性能flop/s等で規格化された効率を表す係数を導入し、ループレベルの性能評価を可能にした点にある。このループの処理時間モデルからプログラムの処理時間モデルを作成し、時間の測定によりモデル係数を決定し、プログラムレベルの性能評価を行うことができる。例として、この性能評価方法を粒子分割法で並列化した分子動力学プログラムに対して適用し、ベクトル並列計算機VPP300の性能を評価した。その結果プログラムの性能は、粒子数、プロセッサ数に加えて遮蔽距離と物理量の観測回数に依存していることがわかった。この性能評価方法は、計算機利用プログラム開発、計算機設計という3つの見地から成る性能評価を可能にする。
加藤 香*; 功刀 資彰; 芝原 正彦*; 小竹 進*
JAERI-Research 98-008, 25 Pages, 1998/02
JAERI-Research-98-008.pdf:1.32MB
日本原子力研究所関西研究所では、物質における光熱変換機構を解析するために量子分子動力学コードを開発している。このコードをスカラー型超並列計算機Intel Paragon XP/S75とベクトル型並列計算機Fujitsu VPP300/12上で並列化した。粒子群を分割し各プロセッサユニットへ割り付けることにより、台数分の効果を両並列計算機で得た。スカラー型超並列計算機Intel Paragon XP/Sでは、各粒子の計算を構成する演算の分割を粒子群の分割に加えて行うことにより、量子分子動力学コードの高並列化を達成した。
鈴木 惣一朗*; 横川 三津夫; 蕪木 英雄
計算工学講演会論文集, 1(1), p.101 - 104, 1996/05
Lattice Boltzmann法を用いた2次元流体シミュレーションコードをベクトル並列計算機富士通VPP500およびスカラ並列計算機Intel Paragon XP/S上で開発した。ベクトル並列で95.1%(1152
1152グリッド、16プロセッサ)、スカラ並列で88.6%(800800グリッド、100プロセッサ)の高並列化効率が得られた。ベクトル並列計算で、プロセッサあたりの計算領域をメモリの上限にとりプロセッサ数に比例して全計算領域を増加させた場合、プロセッサ数を数百台に増加しても計算時間は数パーセントしか増加しないことがパフォーマンスモデルを用いた予測から分かった。
鈴木 惣一朗*; 蕪木 英雄; 横川 三津夫
JAERI-Data/Code 96-013, 25 Pages, 1996/03
JAERI-Data-Code-96-013.pdf:1.04MB
Lattice-Boltzmann法を用いた2次元流体シミュレーションコードをベクトル並列計算機(富士通VPP500)、およびスカラ並列計算機(Intel Paragon XP/S)上で開発した。ベクトル並列で95.1%(1152
グリッド、16プロセッサ)、スカラ並列で88.6%(800グリッド、100プロセッサ)の高い並列化効率が得られた。同数プロセッサの計算速度はベクトル並列がスカラ並列の100倍あり、パフォーマンスモデルを用いた予測では、この値が100プロセッサまで保たれる。ベクトル並列計算では、プロセッサあたりの計算領域をメモリの上限にとりプロセッサ数に比例して全計算領域を増加させた場合、プロセッサ数を100台に増加しても計算時間は数パーセントしか増えないことが分かった。
市原 潔*; 横川 三津夫; 蕪木 英雄
JAERI-Data/Code 96-012, 43 Pages, 1996/03
JAERI-Data-Code-96-012.pdf:1.26MB
3次元圧縮性ナビエ・ストークス方程式のうち、最も計算時間を要する圧力方程式にDOループ分割による並列化を行った。red-black SOR法による並列化されたプログラムをVPP500およびParagon上で実行した結果、両者ともスケーラビリティの低下がPE数の増加とともに現われる傾向を共通している。その原因は、VPP500の場合は通信時間の増大とベクトル化効率の2つであるのに対し、Paragonの場合は通信時間の増大のみに依存していることが判明した。また、PCG法の不完全LU分解法にred-black SOR法を適用してVPP500上で実行した時は、PE数が1の場合は反復による実行ステップ数の増加にもかかわらず高いベクトル化効率による若干の実行時間短縮が図れる。しかし、PE数が4以上では、ベクトル化効率低下が著しいため、並列化のメリットが現れにくいことが判明した。
横川 三津夫; 渡辺 正; 蕪木 英雄
PERMEAN 95: Proc. of 1995 Int. Workshop on Computer Performance Measurement and Analysis, 0, p.54 - 59, 1995/00
ナビエ・ストークス方程式の直接シミュレーションは、乱流、特にその微細構造を知る上で重要な手法である。高レイノルズ数のシミュレーションには、高速、大容量の計算機が必要である。本論文では、一様等方性乱流を直接シミュレーションするための計算機コードを開発し、そのコードを分散メモリ型ベクトル並列計算機で並列化及び評価をした結果を示す。VPP500での評価の結果、1時間ステップに32プロセッサで2.9秒必要であることが分かった。
浅井 清; 篠沢 尚久*; 石川 裕彦; 茅野 政道; 林 隆
JAERI-M 82-218, 42 Pages, 1983/02
大気中を移流拡散する放射性物質の濃度、外部被曝線量を予測計算する計算コードのベクトル計算処理を試みた。対象とした計算コードはMATHEW、ADPIC、およびGAMPULである。MATHEWは観測された風向、風速等データをもとに非圧縮性流体の連続方程式を拘束条件として変分法で3次元の風速場を計算する。ADPICは3次元風速場と地形のなかで、セル内粒子法によって粒子の移流と拡散を計算し、汚染物質濃度を求める。GAMPULはガウス・プルーム型の濃度分布に従う放射性物質の外部被曝線量を計算する。MATHEWはFACOM230-75APUベクトル計算機で7.4倍の速度向上が実測され、ADPIC、GAMPULはCRAY-1タイプの計算機でそれぞれ1.5、4倍の速度向上と推定された。
