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2021 年度 実績報告書

超並列において高スケーラビリティを実現するステンシル計算・通信モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K11336
研究機関京都大学

研究代表者

深沢 圭一郎  京都大学, 学術情報メディアセンター, 准教授 (50377868)

研究分担者 南里 豪志  九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (70284578)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード並列計算 / スケーラビリティ / ステンシル計算
研究実績の概要

京コンピュータの後継機である富岳はエクサスケールまでは達成していないが、メニーコアかつ超並列接続という構成になっており、そのような環境では多くのステンシル計算の並列化効率が大きく劣化すると見積られている。その主な原因は並列化に伴う通信であり、特に数百万プロセス間での同期が大きいと考えられている。本研究では、このようなエクサスケール環境において(A)ウイークスケーリングとストロングスケーリング共にスケーラビリティ減衰が無いステンシル計算・通信モデルの開発、及び(B)そこで利用される袖(Halo)通信関数の開発を行うことを目的としてきた。
2020年度が研究最終年度であったが、新型コロナの影響もあり実験を行う時間が限られ、計算量や並列数に関する最適な構成を見いだすまでに至らなかった。そのため、2021年度まで研究期間を延長し、実験を行った。その結果、Halo関数の有無に関係無く並列数が上がると同期によりスケーラビリティが下がるが、Halo関数を利用することで、その下がる率が緩やかなになること、ウイークスケーリングでは1024ノード利用(36864プロセス並列)でHalo関数の効果がほとんど見えなくなることが確認された。
更にこのスレッド構造や関数群を参考に、複数アプリケーション間で通信するフレームワークを考え、効率的にデータのやりとりを行えるライブラリ開発に応用を始めた。
実験結果に関して、内容をまとめて公表した。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Cross-Reference Simulation by Code-To-Code Adapter (CoToCoA) Library for the Study of Multi-Scale Physics in Planetary Magnetospheres2021

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., K. Fukazawa, T. Nanri and Y. Miyake
    • 雑誌名

      2021 Ninth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      巻: 1 ページ: 223-226

    • DOI

      10.1109/CANDARW53999.2021.00044.

    • 査読あり
  • [学会発表] "CoToCoA: A Communication-Efficient Framework for Coupling Programs2022

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Nanri, Yuto Katoh, Keiichiro Fukazawa, Yohei Miyake, Kazuya Nakazawa
    • 学会等名
      HPCAsia2022
    • 国際学会
  • [学会発表] STP数値計算コードにおける連成計算フレームワークCoToCoAの実装2021

    • 著者名/発表者名
      深沢圭一郎、加藤雄人、三宅洋平、南里豪志
    • 学会等名
      STEシミュレーション研究会:太陽系シミュレーション研究の新展開
  • [学会発表] Application of CoToCoA to MHD and micro-scale simulations of the magnetosphere2021

    • 著者名/発表者名
      深沢圭一郎、加藤雄人、南里豪志
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 第150回総会及び講演会

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公開日: 2022-12-28  

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