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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。
奥村 啓介
JAERI-Data/Code 98-025, 243 Pages, 1998/10
JAERI-Data-Code-98-025.pdf:10.15MB
MOSRA-Lightは、4次の多項式展開ノード法(NEM)に基づく、X-Y-Z体系3次元中性子拡散計算コードである。4次のNEMはメッシュ幅に敏感でないため、20cm程度の粗メッシュを使用しても正確な計算が可能である。未知数の数が劇的に少なくなるため、非常に高速な計算が可能となる。更に、本コードではベクトル計算機に適した「境界分離チェッカーボードスウィープ法」を新たに開発して採用した。この方法は、問題の規模が大きくなるほど高速化率も増大するため、極めて効率的である。PWR炉心計算の例では、スカラー計算との比較で20倍~40倍の高速化率が得られた。ベクトル化と粗メッシュ法の両効果を合わせると、従来の有限差分法に基づくスカラーコードに比べて1000倍以上の高速化率となる。
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。
浅井 清
計算工学論文集, 1, p.761 - 763, 1996/05
原研計算科学技術推進センターにおいて開発中の並列処理基盤技術に係るソフトウェアの項目を挙げ、併せてセンターの設備、組織、期待される役割について述べた。
今村 俊幸
並列処理シンポジウム (JSPP 96)論文集, 0, p.17 - 24, 1996/00
科学技術計算において並列処理は必須となってきている。ADETRAN4はADI法のような交互方向操作に基づく並列スキームADEPSを表現するために開発された言語であるが、その本質としてベクトル処理が暗に含まれる点がある。本研究では並列言語ADETRAN4をベクトル並列計算機VPP500上にインプリメントし、さらに応用として行列計算分野におけるADETRAN4のプログラミングおよび計算実効性能などをLU分解、ハウスホルダー変換などの数値実験などを行い評価を試みた。これらの実験からADETRAN4を用いることで比較的簡単なプログラミングで効果的にパフォーマンスをあげることが可能となった。
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：17.51(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。
山下 清信; 原田 裕夫; 村田 勲; 新藤 隆一; 鶴岡 卓也*
Journal of Nuclear Science and Technology, 30(3), p.249 - 260, 1993/03
被引用回数：1 パーセンタイル：18.76(Nuclear Science & Technology)本報は、大型黒鉛減速炉のキセノン振動を2次元或いは3次元の炉心モデルで多群拡散理論を用いて解析し、炉心モデル及びエネルギー群構造の違いがキセノン振動挙動の評価に与える効果を検討した結果を報告するものである。精度の高いキセノン振動挙動の評価には、キセノンの中性子吸収断面積の変化が大きい0.1eVと0.65eVの間の熱中性子領域の群構造が出力分布の振動幅及び周期に有意な影響を与えるのでこの領域を詳細に扱ったエネルギー群構造の群定数を用いた多群計算が重要であることが明らかとなった。また、3次元R-O-Zモデルより得られたしきい値は、2次元R-Zモデルのしきい値と一致し、2次元R-Oモデルのしきい値と一致しなかった。このため、キセノン振動が発生し始める炉心出力のしきい値の評価には、3次元R-O-Zのモデルの代わりに2次元R-Zモデルを使用することができるが、2次元R-Oモデルは使用できないことが明らかとなった。これは、軸方向の出力分布の影響が評価できないからである。
神林 奨
JAERI-M 92-080, 45 Pages, 1992/06
分子動力学法を用いたコンピュータシミュレーションは、物理、化学、生物学など広範な分野において、実験測定や理論計算と相補的な研究手法として定着しつつある。分子動力学法は、ニュートンの運動方程式を数値的に解くことにより、多数の古典粒子からなる体系の運動の様子を数値的に再現する手法である。1980年代に入り、分子動力学法の技術的改良がなされ、実験測定との比較に便利な温度や圧力が一定という条件でのシミュレーションが可能となった。本報告では、まず、分子動力学法の概要をまとめ、次にソフト球モデルを対象として新規に開発した分子動力学シミュレーションコードISIS(isokinetic simulation of soft-spheres)について述べる。ISISコードは、一般的なミクロカノニカルアンサンブルのシミュレーションとともに、束縛法を用いた温度一定のシミュレーションを可能としている。また、運動方程式の逐次積分に第5次の差分式を用いて数値誤差を小さく抑え、粒子間力の計算時間を短縮するために簿記法を用いている。
M.L.Simmons*; H.J.Wasserman*; O.M.Lubeck*; C.Eoyang*; R.Mendez*; 原田 裕夫; 石黒 美佐子*
日経コンピュータ, 0(262), p.172 - 178, 1991/09
第2世代のスーパーコンピュータ2機種、Fujitsu VP2600(原研設置)とNEC SX-3の性能をロスアラモス国立研究所のベンチマークコードとメンデス流体力学コードを用いて分析した。比較のために、シングル・プロセッサのCRAY、Y-MP8/264でも測定した。ベクトル・レジスタの構成やマルチベクトル・パイプラインの効果など、性能に影響を及ぼす要因を検討した。マルチベクトル・パイプラインを利用できるベクトル化率の高いコードでは、VP2600とSX-3は、シングル・プロセッサのY-MPよりも7~8倍速い性能を示した。
石黒 美佐子
Int. J. Supercomputer Appl., 5(3), p.46 - 62, 1991/00
被引用回数：1 パーセンタイル：51.29(Computer Science, Hardware & Architecture)日本のスーパーコンピュータは、ベクトル・ユニット(VU)とスカラー・ユニット(SU)で構成されている場合が多い。ここでは、SUを2台備えたデュアル・スカラー・プセッサ(DSP)VP2000シリーズ(VP2600/20など)の待行列モデルによる性能評価について述べる。(1)SUが1台と2台の場合の性能比較、(2)ハードウェアの物量が同じ場合のマルチ・プロセッサとDSPの性能比較、(3)ベクトル長が短いジョブ負荷の場合の性能分析などを、計算機へのジョブ負荷(ベクトル化率とベクトル加速率)の変動に対して解析する。ベクトル立上がり時間は、VP2600/10での実測値を参考にする。さらに、原研のジョブ負荷に対してDSPのフィージビリティを考察する。
渡辺 健二*; 横川 三津夫; 山本 浩康; 蕪木 英雄
JAERI-M 90-192, 32 Pages, 1990/11
本報告書は、直接シミュレーション・モンテカルロ法(DSMC法)による希薄流れ解析コードの高速化について述べる。一般に、DSMC法を用いたコードはベクトル化が困難であると言われている。ここでは、DSMC法を用いて希薄気体から連続体に近い流れのベクトル計算機での高速シミュレーションを目的として、ベクトル化のための数値処理法を検討し、コードの最適化を図った。この結果、フリージェット流の解析において、FACOM VP-100でのベクトル化コードのベクトル・モードでの処理時間は、オリジナルコードのスカラ・モードでの処理時間に対し、1/25以上に短縮された。
桜井 尚子*; 島崎 真昭*; 原田 裕夫
研究開発論文集. No. 2, p.95 - 99, 1990/10
大規模線形計算パッケージ「LAPACK」のプロトタイプ版を開発者より入手し、汎用大型計算機及びベクトル計算機上に展開して性能評価とチューニングの作業を進めている。このLAPACKを九州大学大型計算機センターのFACOM M780とVP200、東京大学大型計算機センターのHITAC S820及び日本原子力研究所のFACOM VP2600で実測した。これらの性能評価結果について報告すると共に、昨今その需要が急速に高まりつつあるベンチマークテストプログラムとしてのLAPACKの使用についても検討する。さらにLAPACKの一部について、ベクトル計算機用にチューニングした経過についても報告する。
野々宮 厳*; 根本 俊行*; 堀 毅雄*; 石黒 美佐子; 原田 裕夫
JAERI-M 90-138, 73 Pages, 1990/09
本報告は、HTGR炉心2次元垂直断面モデルによる地震解析コードSONATINA-2Vコードの高温工学試験研究炉版(HTTR版)、トリチウムの環境中濃度分布及び被曝線量計算コードTRIDOSE、粘弾性応力解析コードVIENUS、BFC座標系熱流体解析プログラムSCRYUのベクトル化について述べる。ベクトル化版のオリジナル版に対する速度向上は、SONATINA-2VコードHTTR版で5.2倍、TRIDOSEコードで5.9~6.9倍、VIENUSコードで6.7倍、SCRYUコードで7.6倍に高速化された。
野々宮 厳*; 石黒 美佐子; 筒井 恒夫
JAERI-M 90-108, 77 Pages, 1990/07
本報告は、Sn法による2次元放射線輸送コードDOT3.5のベクトル化について述べる。対象としたコードは、ORNLで開発されたオリジナル版だけでなく日本原子力研究所内で実際に用いられているDOT3.5の改良版であるDOT3.5コードFNS版、DOT3.5コード炉設計版、RADHEAT-V4システムESPRITモジュールについてもベクトル化を行なった。さらにDOT3.5コードFNS版とDOT3.5のDDX版であるDOT-DDコードに対して入出力処理の高速化を実施した。ベクトル化版のオリジナル版に対する性能向上は、DOT3.5コードで1.7~1.9倍、DOT3.5FNS版で2.2~2.3倍、DOT3.5炉設計版で1.7倍、RADHEAT-V4システムで3.1~4.4倍である。また、入出力処理高速化版のオリジナル版に対する経過時間は、DOT3.5FNS版及びDOT-DDコードで50%~65%に減少した。
原田 裕夫; 山下 清信
JAERI-M 89-135, 83 Pages, 1989/10
汎用性のある3次元炉心核特性解析コードCITATIONの使用可能な最大領域数及び最大メッシュ数の拡張を行うと共に、プログラムのベクトル化によって計算速度の高速化を図る改良を行い、高温工学試験研究炉の炉心核特性解析における全炉心体系モデルの計算を短時間で行うことが可能なコードCITATION-1000VPを作成した。本報告では、この最大領域数と最大メッシュ数の拡張及びプログラムのベクトル化に関する改良内容を説明する。本改良によって、使用可能な最大領域数及び最大メッシュ数は、各々999個及び500個となり、計算速度は、VP-100のスカラ計算に比べて最大で約21倍に高速化された。
石黒 美佐子; 原田 裕夫; 牧野 光弘*; J.L.Martin*
Int.J.Supercomputer Appl., 1(3), p.45 - 56, 1987/03
被引用回数：1 パーセンタイル：48.24(Computer Science, Hardware & Architecture)本論文では、原研でベクトル化された原子力コードの現状について述べられる。40の原子力コードがベクトル化されその平均のベクトル化率は83%である。FACOM VP-100におけるベクトル計算による平均の性能向上はスカラー計算に較べて5倍であり、このための変換作業はそれ程多くない。例外的なケースとして、原子炉の事故を模擬する計算コードと中性子輸送問題を処理するモンテカルロ・コードが挙げられる。これらのコードはベクトル化に多大な時間を要するが、得られる性能向上は大きくない。高い性能を得られない理由について議論がなされる。
栗田 豊*; 菅沼 正之*; 樋口 健二; 浅井 清
JAERI-M 87-022, 37 Pages, 1987/02
中性子、光子、中性子・光子結合系の三次元輸送計算用の汎用連続エネルギ-・モンテカルロ・コ-ドMCNPのベクトル化をVP-100ベクトル計算機を使用して行なった。ベクトル化は粒子の独立的挙動を利用し、イベント・バンク方式と呼ばれる手法を使って行った。MCNPコ-ドのベクトル化には二つの問題がある。一つは、改造によって持ち込まれるオ-バ-ヘッドが大きい事、もう一つは粒子の死によって並列度が低下するためにベクトル処理効率が低下する事である。本作業では例外処理の孤立化、粒子の逐次サンプリングによってオ-バ-ヘッドの低減およびベクトル処理効率の改善をはかった。ベクトル板コ-ドのオリジナル版コ-ドに対する実効性能は1.2倍であった。本報告書では、ベクトル化に際して使用した入力デ-タの概要、ベクトル化の方法及びベクトル化の結果とその評価について述べる。
鶴岡 卓哉; 牧野 光弘*; 幾島 毅; 石黒 美佐子
JAERI-M 87-019, 28 Pages, 1987/02
ブロック状燃料高温ガス炉(HTGR)の炉心2次元垂直断面モデルによる地震解析コ-ドSONATINA-2Vをベクトル化した。このコ-ドは、連立常微分方程式で記述される燃料ブロックの挙動をルンゲ・クッタ法により数値的に解いている。この数値解法は、ある時刻において燃料ブロックに働く力を並列に計算する事ができる。この並列性を利用できるようにプログラム構造を変更し、さらにベクトル計算機の機能を有効に利用できるようにプログラムを書き直した。その結果、FACOM VP-100でのベクトル化コ-ドのベクトル・モ-ド処理時間はオリジナル・コ-ドのスカラ・モ-ド処理時間の約1/6に短縮された。本報告書では本コ-ドの並列性を利用するためのプログラム構造の変更及びベクトル計算機向き最適化手法について述べる。更に、ベクトル計算機で、高い処理性能を得るためにはプログラム構造の考察が重要である事を指摘する。
菅沼 正之*; 樋口 健二; 浅井 清
JAERI-M 86-190, 52 Pages, 1987/01
VIMは臨界計算のため連続エネルギ-・モンテカルロ・コ-ドである。VIMの持っている3つのランダム・ウォ-ク制御系のうちで、組合わせ幾何形状システムを使用したランダム・ウォ-ク制御系のベクトル化をFACOM VP-100で行った。ベクトル化は中性子の並列的挙動を利用して行った。複数中性子のランダム・ウォ-クを同時に管理する為に、イベント・バンク方式と呼ばれる手法を用いた。VIMコ-ドのベクトル化には二つの問題点がある。一つはベクトル化改造時に持ち込まれるオ-バ-ヘッドが大きい事で、この問題はDOル-プの構造単純化等で低減する事が出来た。もう一つの問題は中性子の吸収、体系外への漏れ等によってもたらされるベクトル長の低下である。断面積ライブラリの単一バンド化と、イベント・バンクの最適化を行なう事によって平均ベクトル長の増大につとめた。
篠沢 尚久*; 近藤 一也*; 和田 善之*; 石黒 美佐子
JAERI-M 86-019, 86 Pages, 1986/02
軽水炉安全解析コ-ドRELAP5/MOD2/CYCLE36をベクトル化した。その結果、実用規模過渡計算に対してベクトル計算機vp-100において、もとのスカラ-計算に較べて3,5倍程度の性能向上比を得た。ベクトル化の方法は、熱計算部分は熱構造体および熱メッシュの並列性を利用し、流体計算部分は、ボリュ-ム及びジャンクションに関する並列性を用いた。本報告では、各サブル-チン毎のベクトル化の方法と、それによって得られた性能向上比について述べると共に、cdc版からFACOM版への変換によって生じるビット処理によるオ-バ-ヘッドのげんしょうについても述べる。
