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報告書

次世代計算機概念検討; 平成11年度作業報告

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。

報告書

モンテカルロ法を適用した光線追跡画像生成プログラムの開発

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。

論文

Difficulties in vector-parallel processing of Monte Carlo codes

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:15.04(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。

報告書

粒子輸送モンテカルロ・コードMCNPの並列処理

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。

論文

非圧縮性NS方程式における圧力方程式の並列解法

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。

報告書

高速モンテカルロ装置上におけるMORSEコードのベクトル並列処理

長谷川 幸弘*; 樋口 健二

JAERI-Tech 95-051, 59 Pages, 1995/11

JAERI-Tech-95-051.pdf:1.95MB

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。

論文

Development of Monte Carlo machine for particle transport problem

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:18.1(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。

論文

High performance computing at Japan Atomic Energy Research Institute

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。

論文

Calculational performance of JAERI Monte Carlo machine

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。

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