並列仮想計算機による宇宙プラズマ計算機実験

• Project/Area Number: 08874050
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大村 善治 京都大学, 超高層電波研究センター, 助教授 (50177002)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 1996: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 並列計算機 / PVM / MPI / LINUX / 粒子コード / シミュレーション / 領域分割 / プラズマ

Research Abstract

大規模な計算機実験モデルを領域分割して並列計算するというアルゴリズムに基づいて、分散メモリー型の並列計算機の上で効率良く計算を実行できる新しい電磁粒子計算機実験コードの開発を行った。このコード開発の環境として、Pentium 200MHzをCPUとして搭載したパーソナルコンピュータを2台購入して、その間を100Mpbsのローカルネットワークで接続した。オペレーティングシステムとしてLINUXをインストールし、さらにその上でPVM(並列仮想計算機)をインストールして、これらの2台の計算機から構成される並列計算機システムを構築した。
1次元モデルの電磁粒子コードであるKEMPO1を並列計算機に対応させるために、一つのシミュレーション空間を複数の領域に分割し、各領域に一つのCPUを割り当てる方法を採用した。隣接した領域の間で境界条件を一致させ、領域間を移動する粒子のデータを並列CPUの間で通信する管理プログラムを作成し、マスタースレーブ型のプログラム構造のもとに並列計算が実行される、仮想並列計算計算機に対応したPVM-KEMPO1を開発した。
このPVM-KEMPO1を、実際の並列計算機の上で動作することを確認するために、電波科学計算機実験装置を構成しているkdk4(HP/CONVEX SPP1000 8CPU)の上で実行して、計算速度の計測を行った。CPUの数に比例して、計算速度が向上するスケーラブルな性能が確認された。
また、PVMをより一般化し標準的な並列計算インターフェイスライブラリーとして注目されているMPI(Message Passing Interface)を上記の2台のパーソナルコンピューターシステムにインストールして、基本的な動作テストを行った。今後の課題として、PVM-KEMPO1をMPIの上で動作するように書き換えることが残されている。