富岳およびSummitにおける核融合プラズマ流体解析の高速化

井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; Ali, Y.*; 今村 俊幸*

第34回数値流体力学シンポジウム講演論文集(インターネット), 6 Pages, 2020/12

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における半陰解法差分計算用に新しいFP16(半精度)前処理付き省通信クリロフソルバを開発した。このソルバでは、大域的集団通信のボトルネックを省通信クリロフ部分空間法によって解決し、さらに収束特性を向上するFP16前処理によって袖通信を削減した。FP16前処理は演算子の物理特性に基づいて設計し、A64FXで新たにサポートされたFP16SIMD処理を用いた実装した。このソルバをGPUにも移植し、約1,000億格子のITER規模計算の性能を富岳(A64FX)とSummit(V100)で測定した。従来の非省通信型ソルバに比べて、新しいソルバはGT5Dを倍加速し、富岳とSummitの両方で5,760CPU/GPUまで良好な強スケーリングが得られた。

Application of a preconditioned Chebyshev basis communication-avoiding conjugate gradient method to a multiphase thermal-hydraulic CFD code

井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 真弓 明恵; 山田 進; 今村 俊幸*

Lecture Notes in Computer Science 10776, p.257 - 273, 2018/00

https://doi.org/10.1007/978-3-319-69953-0_15

前処理付チェビシェフ基底省通信共役勾配(P-CBCG)法を多相熱流体CFDコードJUPITERにおける圧力ポアソン方程式に適用し、8,208台のKNLプロセッサを搭載したOakforest-PACS上で計算性能と収束特性を前処理付共役勾配(P-CG)法や前処理付省通信共役勾配(P-CACG)法と比較した。P-CBCG法は収束特性のロバースト性を維持しつつ集団通信回数を削減する。このロバースト性向上により、P-CACG法と比べて一桁以上大きい省通信ステップ数を実現する。2,000プロセッサを用いた場合、P-CBCG法はP-CG法, P-CACG法と比べてそれぞれ1.38倍, 1.17倍高速であることを示した。

Anomalous gain mechanisms during single ion hit in avalanche photodiodes

Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 若狭 剛史; 山川 猛; 阿部 浩之; 大山 英典*; 神谷 富裕

JAERI-Review 2004-025, TIARA Annual Report 2003, p.14 - 16, 2004/11

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Review-2004-025-p0001-p0116.pdf

アバランシェフォトダイオードのような光通信用素子は近年人工衛星に搭載されるようになってきており、その放射線耐性の評価が強く求められている。高エネルギー荷電粒子がSiフォトダイオードに入射すると、アバランシェ破壊が引き起こされるとの報告がなされた。本研究では、光通信素子のシングルイベント効果を明らかにするため、2.5GHzのInPアバランシェフォトダイオードに高エネルギーイオンを入射し、その時に発生する電荷収集の過渡過程と入射位置依存性を調べた。その結果、印加電圧が-35V付近になると急激な電荷収集が行われることや、エッジ近傍でスパイクの大きい過渡電流が流れることがわかった。本研究会では、イオン入射位置とアバランシェ効果による電荷収集について議論する。

JT-60高周波加熱装置制御システムの改良

篠崎 信一; 森山 伸一; 下野 貢; 平内 慎一

NIFS-MEMO-36, p.87 - 90, 2002/06

JT-60高周波加熱装置の制御システムは運転開始から10年以上経過し、経年劣化が大きな問題になりつつあった。特に旧式のミニコンピュータとCAMACから成る制御システムは技術の進歩によって急速に陳腐化し、保守部品手配やプログラム改良等が困難になっただけでなく、頻繁な不具合発生によってRF加熱装置の稼働率の低下を招く状態であった。このためJT-60高周波加熱装置の高周波の入射制御を行う部分をマイクロプロセッサに置き換え、入射波形自動整形機能を持たせた。さらに装置の監視を行う部分にはパソコンとネットワーク通信を用いたシステムに更新し、その制御/保護機能の充実を図るとともにシステム全体の保守性を考慮したものにした。改良後、新制御システムにより、装置の運転効率が飛躍的に向上した。

緊急時放射能放出源推定システムの広域分散計算環境への実装とその実時間可視化

村松 一弘; 今村 俊幸; 北端 秀行; 金子 勇; 武宮 博*; 長谷川 幸弘*; 山岸 信寛*; 平山 俊雄

計算工学講演会論文集, 6(1), p.241 - 244, 2001/05

インターネットなどのネットワークで接続された複数の計算機資源を高性能な仮想並列計算機とみなし、この広域分散計算機環境上で大規模な科学技術計算を実行しようという試みが考えられる。いわゆるメタコンピューティング実験である。筆者らはこの考えにもとづき、広域分散計算環境上に緊急時放射能放出源推定システムを実装して、その計算結果で実時間で可視化し、ユーザのPC上で表示するシステムを開発した。これにより、ユーザは放射能漏れ事故における放射能放出源計算の評価及び推定が短時間で可能になり、本システムの開発はリスク・マネージメントに対する貢献が大きいと考えられる。本論文では、このシステムの構成及びアメリカで開催されたSC2000における実験について報告する。

Application of MpCCI to a wing aeroclaticity problem; Report on in-progress work

大西 亮一*; Guo, Z.*; 今村 俊幸; 平山 俊雄

GMD Report 132, 1 Pages, 2001/04

原研計算科学技術推進センターでは多原理統合手法に基づいたシミュレーションの統合の研究が進められている。緩連結(loosely coupled)した流体-構造コードは、その先駆的なコードとして原研で開発され、さらに複数並列計算機を統合した環境下でその効果が確認されている。これまでの研究では、複数コードの連結には独自に開発したインターフェースを利用してきたが、ドイツ情報処理研究所(GMD)が開発したMpCCI(Mesh based Parallel Code Coupling Interface)を利用することにより複数アプリケーションの結合を各アプリケーションと分離した形で取り扱うことができるようになる。本報告では構造解析部分にMECANOとよばれる商用コードを利用しており、商用コードとのインターフェイスを準備することで商用コード間の結合がなされたことを示す。また、原研が開発してきた異機種並列計算機間通信ライブラリStampiとMpCCIを結合させた新たなライブラリの利用を通じて、将来異機種環境での効率的なアプリケーションの実行を計画していることも併せて報告する。

テレメータ集中管理システム用機器の設置

遠山 茂行*; 若松 尚則; 岡崎 彦哉

JNC TJ7440 2000-019, 17 Pages, 2000/03

JNC-TJ7440-2000-019.pdf:1.95MB

核燃料サイクル開発機構では、地表から地下深部までの地下水流動を把握するため、地下水流動を規制する地質構造、水理地質学的研究を実施している。この研究の一環として、地下水流動を規制する地質構造、水理地質学的研究を実施している。この研究の一環として、地下水、気象、河川流量および土壌水分の観測(表層水理定数観測)を継続して行っている。現在まで、ICカード等を記録媒体とするデータ収録装置を使って、半自動観測を行っているが、今後、計画されている研究坑道掘削の影響調査においては、より迅速な観測結果の把握と評価が求められる。本業務では、表層における地下水流動特性の変化を随時観測するために、正馬様用地においては計測している気象観測装置、河川流量計、土壌水分計および地下水位計に電話回線を使用してデータを回収・管理するためのテレメータ集中管理システム用の機器を設置した。今回新たに設置した機器は、以下のとおりである。

A Hybrid computing by coupling different architectural machines; A Case study for tokamak plasma simulation

今村 俊幸; 徳田 伸二

Proceedings of IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems, p.583 - 588, 1999/00

ネットワーク上の計算資源を自在に組み合わせ仮想的な計算機を構築するメタコンピューティングと呼ばれる計算手法の応用として、数値トカマクにおいて用いられるハイブリッドコードを2台の異なる並列計算機を同時に用いて計算を行った。本手法では、計算機間でのタイト(密)な通信を行う必要があるが、それを実現するために、異機種間通信ライブラリStampiを利用している。本論文では、異機種間通信ライブラリStampiの紹介とともにハイブリッドコードの異機種間使用の結果を示している。現状のOSもしくはハードウェアの制限から、速度面での向上は見られなかったが、ネットワークの性能が4倍程度向上した場合に単一計算機を上回ることが予測された。また、3台以上の異機種計算機へのマッピングも可能であり、より大規模な計算への可能性を有することを示した。

原研のリアルタイム地震防災研究; 原研のリアルタイム地震防災研究

蛯沢 勝三; 柴田 勝之

SEISMO, 2(8), p.2 - 3, 1998/08

兵庫県南部地震を契機に、自治体及び産業施設の地震防災の観点から、地震発生時に、正確にかつ速やかに地震情報を通達できるリアルタイム地震情報システムの整備が急務になっている。そのため、原研では、耐震安全・防災フロンティアの研究の一環として、「地震情報緊急伝達システム」の研究開発を開始した。本研究は、地震動が対象地域や重要施設へ到達する前と後に係わる項目に大別される。前者では、震源近傍の地震計で検知した地震動のデータを伝送し、地震動が到達する前に、地震規模や地震動の大きさを予測する「地震動到達前の地震情報予測技術」の検討を行う。後者では、既存の地震計ネットワークによる地震動データを有効利用し、震源パラメータや都市及び産業施設の立地地域での地震動パラメータを迅速に提供する「地震情報緊急伝達システム」の原型版を開発する。

並列分散科学技術計算環境STA,3; 異機種間並列計算機間通信ライブラリの構築

小出 洋; 今村 俊幸; 太田 浩史*; 川崎 琢治*; 武宮 博*; 樋口 健二; 笠原 博徳*; 相川 裕史

計算工学講演会論文集, 3(1), p.81 - 84, 1998/05

日本原子力研究所では、並列処理に関る共通基盤技術の研究開発の一環として、並列プログラミングと異機種並列計算機利用における途切れの無い思考を支援する並列分散科学技術計算環境STA(Seamless Thinking Aid)を開発している。STAは異機種並列計算機ネットワーク上で結合して利用するための機能とその上でのサービスを提供している。このために、異機種並列計算機間で共通の通信インターフェイスを採用した、データを効率良く交換できる、共通通信基盤が必要である。STAは、こうした異機種並列計算機利用のための共通通信基盤Stampiを備えており、ユーザプログラムはMPI2を基本とした異機種並列計算機通信ライブラリStampi-Libを使用して異機種間で自由に通信を行うことができる。本論文では、StampiとStampi-Libの概要について述べる。