Development of stencil calculation and communication model to achieve high scalability on massively parallel computation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K11336
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60100:Computational science-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: FUKAZAWA Keiichiro 京都大学, 学術情報メディアセンター, 准教授 (50377868)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南里 豪志 九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (70284578)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 並列計算 / 高性能計算 / MHDシミュレーション

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to develop a stencil calculation and communication model without scalability attenuation in exascale computing environment, and to develop the Halo communication function used there. First, in the stencil simulation, we developed a model that divides threads into "calculation" and "calculation and communication that require communication (including pack / unpack of communication data)". As a result, there is no need for synchronization to know when the communication has ended, and deterioration of parallel performance can be avoided. Then, we summarized a Halo function group from the model so that it could be easily used in other applications. These performances were measured in an environment using 2000 nodes, and high scalability was confirmed.

Free Research Field

高性能計算

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年の計算機はプロセッサ単体の性能を周波数向上が難しいことから上がられず、目に-コア化や並列ノード数増加により性能向上を達成している。この様な中で並列計算時にスケーラビリティが低下すると、並列数増加分の性能向上が得られない。本研究の成果により高並列時にもスケーラビリティが減少しない手法が開発され、近年の計算機をより効率良く利用することが可能となる。
また、ステンシル計算はある空間を扱う計算で用いられる計算であり、スパコンを利用するような大規模計算アプリケーションの大部分を占めるため、幅広い領域へ貢献することが推測され、学術的意義が深い。