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平成25年度においては，エクサスケール計算環境に向けた高速フーリエ変換（FFT）として，GPUクラスタにおける並列一次元FFTの実装について検討を行った。
GPUクラスタにおいて並列一次元FFTを行う際には，全対全通信が3回行われることから，計算時間の大部分が全対全通信によって占められることになる。さらにCPUとGPU間を接続するインターフェースであるPCI Expressバスの理論ピークバンド幅はPCI Express Gen 2 x 16レーンの場合には一方向あたり8GB/secとなっていることから，CPUとGPU間のデータ転送量を削減することも重要になる。
GPU上のメモリをMPIにより転送する場合，基本的には(1) GPU上のデバイスメモリからCPU上のホストメモリへデータをコピーする，(2) MPIの通信関数を用いて転送する，(3) CPU上のホストメモリからGPU上のデバイスメモリにコピーする，という手順で行う必要がある。この場合，CPUとGPUのデータ転送を行っている間はMPIの通信が行われないという問題がある。そこで，CPUとGPU間のデータ転送とノード間のMPI通信をパイプライン化してオーバーラップすることができるMPIライブラリであるMVAPICH2を用いることで，この問題を解決した。さらに，FFTの処理において出現する行列の転置の処理をGPU上で行うなどの工夫も行った。
その結果，GPUクラスタにおける並列一次元FFTがPCクラスタにおける並列一次元FFTよりも高速に実行できることを確認した。
今後，エクサスケール計算環境においては，GPUなどのアクセラレータを搭載した計算ノードにおける性能が重要になる。本年度の成果は，ペタスケール計算環境において高い性能が達成される見込みであり，多くのアプリケーションで計算時間を短縮することができるものと期待できる。
また，平成25年度に行った研究成果を国際会議等で発表すると共に，それらの内容をまとめて学術雑誌等に論文を投稿する予定である。
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