非線形MHD型プラズマシミュレーションの並列化 (<特集>並列処理)

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日本原子力研究所において開発された,トカマクプラズマの不安定性解析のための非線形MHD型プラズマシミュレーションコードAEOLUSを解析し並列化した.本コードのベクトルマシンでの速度向上はスカラ時と比較して6〜7倍程度である.これは,本コードが陽解法に加え一部に陰解法を用いており,これがベクトル化率を低下させているためである.今回分散メモリ型高並列マシンを念頭に性能向上について検討した.高並列マシンでは従来,陽解法と陰解法を含む処理の並列化はあまりなされていない.このようなマシンでは,陽解法部分と陰解法部分という異なった並列化方向をそのまま独立に並列化するのでは,2つの処理の間の通信量が非常に大きくなり現実的でない.そこで,本研究では問題の陰解法の係数行列が静的であることを利用して,前もってLU分解を行い,各タイムステップでは,陽解法のデータ配置のままパイプライン的に前進消去,後退代入だけを行う並列化法を提案する.本アルゴリズムには,1)隣接通信でかつ,通信オーバヘッドが小さい,2)負荷分散が均等,3)データがほぼ完全にPEに分散される,などの特徴がある.さらに,CAD向きMIMD型並列マシンCenjuに実装し評価したところ,64プロセッサで1プロセッサのときの44倍の度向上が得られることを確認した.
一般社団法人情報処理学会の論文
1992-03-15

非線形MHD型プラズマシミュレーションの並列化 (<特集>並列処理)

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