2014 年度実施状況報告書

メニーコア演算器によるプラズマ粒子シミュレーションコード高速化への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号	26600152
研究機関	名古屋大学
研究代表者	齊藤慎司名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60528165)
研究期間 (年度)	2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード	計算物理 / 宇宙物理 / プラズマ粒子シミュレーション
研究実績の概要	本研究では近年注目され始めているメニーコア演算器である「Intel Xeon Phi」を用いて、プラズマ粒子シミュレーションの演算高速化を実現することに挑戦する。プラズマ粒子シミュレーション手法はメモリを多く使用する傾向にあるため、Phi内に内蔵されているメモリでは大規模シミュレーションによる高効率演算は難しいと考えられている。本研究ではこのボトルネックを「領域分割非同期転送手法」を用いて解消し、Xeon Phi上での高効率演算手法の開発を行う。今年度の実施計画としてXeon Phiを年度後半までに導入することを、当初予定していたが、次世代のPhiが開発されており、年度内にリリースされるという情報があったため、購入時期を延期していた。しかしながら研究期間の中盤を過ぎないと次世代Phiのリリースはほぼ無いという情報が明確になったため、予定より数ヶ月以上遅れて、Xeon-Phi搭載の計算機を導入した。その間、一方で、Xeon Phi関連の情報収集（プログラミングセミナーへの参加を含む）を行い、また、シミュレーション研究会に参加することで、その参加者と共に、Xeon Phiを用いた場合でのプラズマ粒子シミュレーション演算高速化について情報交換を行った。その際の情報交換および議論より、これからの開発の基盤となるプログラミングモデルをより明確なものにし、導入した計算機を用いてコード開発を早急に推進する予定である。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由今年度の実施計画としてXeon Phiを年度後半までに導入することを、当初予定していたが、次世代のPhiが開発されており、年度内にリリースされるという情報があったため、購入時期を延期していた。しかしながら研究期間の中盤を過ぎないと次世代Phiのリリースはほぼ無いという情報が明確になったため、予定より数ヶ月以上遅れて、Xeon-Phi搭載の計算機を導入した。そのためコード開発時期が現状遅れている状態にある。
今後の研究の推進方策	現状予定より推進状況がやや遅れている状態にあるが、今年度Xeon-Phiに関して、プログラミングセミナーへの参加も含め情報収集を行っており、またシミュレーション研究会において、プラズマ粒子シミュレーション手法でのXeon Phiの有効利用方法について、有益な情報提供を受けている。ハードウェアの導入は遅れたが、その間に得られた情報をもとに今後は早急にコード開発を実施し、1年内に計画を軌道に乗せる予定である。
次年度使用額が生じた理由	購入を予定していたXeon-Phi搭載計算機が予想より安価で導入出来たことと、シミュレーション研究会への参加旅費を他経費より捻出したことが主な要因と考えられる。
次年度使用額の使用計画	本研究期間2年目ではコード開発を早急に行いながら、計算高速化手法についてより理解を深める必要性があると考えている。このためXeon Phiを利用している研究者との議論を前年度以上に持つため、打ち合わせ旅費等でより積極的に経費を利用したいと考えている。