汎用グラフィックカードを用いた格子QCD計算の加速法の研究

• 研究課題/領域番号: 20740139
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 石川 健一 広島大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (60334041)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2010年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2008年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 格子QCD / 数値計算 / GPU

研究概要

本研究ではNvidia社のグラフィックカード(GPU)を用い、格子QCD計算のクォークソルバーをGPUで計算するプログラム開発した。1CPUを用いるこれまでの方法に比べて1枚のGPUを使うことで7～10倍の高速化が得られた。ブロック化したソルバーに含まれる独立な線形問題を各GPUに割り当てる算法を開発し、複数GPUによる並列計算を可能にした。これを用い10フレーバーSU(3)ゲージ理論の結合定数の計算を行った。複数のPCのGPUを用いる並列加法的シュワルツ法による前処理法を開発したが、通信が律速となり良い結果が得られなかった。

研究成果

• [雑誌論文] Running coupling constant often-flavor QCD with the Schrodinger functional method (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Hayakawa, K.-I.Ishikawa, Y.Osaki,S.Takeda, S.Uno, N.Yamada
  • 雑誌名: Physical Review D (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Running coupling constant of ten-flavor QCD with the Schrodinger functional method (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Hayakawa, et al.
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Domain decomposition method on GPUcluster (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Osaki, Ken-Ichi Ishikawa
  • 雑誌名: PoS LATTTICE2010 036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving many flavor QCD simulations using multiple GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hayakawa, K.-I.Ishikawa, Y.Osaki,S.Takeda, S.Uno, N.Yamada
  • 雑誌名: PoSLATTICE2010 325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Domain decomposition method on GPU cluster (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Osaki, Ken-Ichi Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: (PoS LATTICE2010)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving may flavor QCD simulations using multiple GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hayakawa, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: (PoS LATTICE2010)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of the running coupling constant in 10-flavor QCD with Schrodinger functional method (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Yamada, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of Science PoS(LAT2009) ページ: 0661-7
• [雑誌論文] SU(2) and SU(3) chiral perturbation theory analysis on baryon masses in 2+1 flavor lattice QCD (2009)
  • 著者名/発表者名: (PACS-CS Collaboration) K.-I.Ishikawa, et al.
  • 雑誌名: Physical Review D 80 ページ: 0545021-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2+1 flavor lattice QCD toward the physical point (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Aoki, et.al.
  • 雑誌名: Physical Review D 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-flavor QCD simulation with exact chiral symmetry (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Aoki, et.al.
  • 雑誌名: Physical Review D 78
  • 査読あり
• [学会発表] Domain decomposition method on GPUcluster for Lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Osaki, Ken-Ichi Ishikawa
  • 学会等名: The XXVIII International Symposium on Lattice Field Theory
  • 発表場所: Villasimius, Cagliari, Italy.
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] Domain decomposition method on GPU cluster for Lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Osaki
  • 学会等名: The XXVIII International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2010)
  • 発表場所: イタリア国 カリアリ
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] Improving many flavor QCD simulations using multiple GPU's (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hayakawa, K.-I.Ishikawa, Y.Osaki, S.Takeda, S.Uno, N.Yamada
  • 学会等名: The XXVIII International Symposium on Lattice Field Theory
  • 発表場所: Villasimius, Cagliari, Italy.
  • 年月日: 2010-06-15
• [学会発表] Improving many flavor QCD simulations using multiple GPU's (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Ishikawa
  • 学会等名: The XXVIII International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2010)
  • 発表場所: イタリア国 カリアリ
  • 年月日: 2010-06-15
• [学会発表] Accelerating lattice QCD simulations using multiple GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Ishikawa
  • 学会等名: Multi-core and GPU computing workshop
  • 発表場所: KIAS, Korea.
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] Accelerating lattice QCD simulations using multiple GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Ishikawa
  • 学会等名: Multi-core and GPU computing workshop
  • 発表場所: 韓国 Korea Institute for Advanced Study (KIAS)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] 多フレーバー格子ゲージ理論計算におけるシュレーディンガー汎関数法のGPUを用いた加速について (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川健一, ほか5名
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] GPUクラスタによる格子QCD計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎裕介, 石川健一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 多フレーバー格子ゲージ理論計算におけるシュレーディンガー汎関数法のGPUを用いた加速について (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川健一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] GPUクラスタによる格子QCD計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎祐介
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] GPUを用いたlattice計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾崎裕介
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Recent algorithm and machine developments for lattice QCD (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Ishikawa(石川健一)
  • 学会等名: Lattice 2008, The XXVI International Symposium on Lattice Field Theory
  • 発表場所: College of William and Mary, Williamsburg, Virginia, USA
  • 年月日: 2008-07-16
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://theo.phys.sci.hiroshima-u.ac.jp/~ishikawa/cudaqcd.html
• [備考]
  • URL: http://theo.phys.sci.hiroshima-u.ac.jp/~ishikawa/cudaqcd.html