Research on algorithm of fast Fourier transform in exascale system

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K11989
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60090:High performance computing-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Takahashi Daisuke 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (00292714)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: エクサスケールシステム / 高速フーリエ変換 / 数論変換 / メニーコアプロセッサ / SIMD化 / 並列化 / GPU / 最適化

Outline of Final Research Achievements

We implemented the Fast Fourier Transform (FFT) algorithm, which effectively uses SIMD instructions on a single many-core processor. We also implemented and evaluated a parallel three-dimensional FFT with overlapping computations and communication using two-dimensional decomposition on a massively parallel cluster of many cores. Furthermore, we parallelized and evaluated the performance of the Number-Theoretic Transform, which generalizes the Discrete Fourier Transform over complex numbers to a ring and a finite field.

Free Research Field

高性能計算

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エクサスケールシステムにおけるFFTアルゴリズムを実現するとともに、メニーコアプロセッサやGPUを搭載した超並列クラスタにおいて性能評価を行うことにより、エクサスケールシステムに適したアルゴリズム及び最適化手法を見出すことができた。
今後エクサスケール計算環境でFFTを用いた科学技術計算が行われる際に、計算時間を短縮することができるものと期待される。