階層並列構造と演算チェインニング機構を持つ : 粒子シミュレーション用並列計算機の提案

概要

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本論文では、粒子シミュレーション用並列計算機ITL-MD Oneを例に、PE数、結合網の転送速度、シミュレーション対象モデルが性能に及ぼす影響について、性能解析モデルと実験を用いて定量的に解析する。ITL-MD Oneでは、(1)PE数を増やすに従いホスト計算機との通信ボトルネックが発生すること、(2)粒子数Nの場合、O(N^2)の相互作用の計算を高速化すると、ホスト計算機におけるO(N)の処理がボトルネックとして残ること、(3)専用計算ハードウェアのパイプラインが固定されているため、適用できる対象が限定されていること、がわかった。これらの解析結果に基づき、階層並列構造を持った粒子シミュレーション用並列計算機を提案する。この計算機は、トップレベルでは3次元トーラスのネットワーク構造をもち、PE間通信を並列に行う。各PEは、CPU、メモリと1次元ループ上に配置された相互作用計算用ハードウェア(マイクロPE)を有する。マイクロPEに演算チェインニング機構を与えることにより、さまざまな粒子シミュレーションへの応用が可能である。上記の性能解析モデルを利用して、その有効性につき議論する。
一般社団法人情報処理学会の論文
1999-08-02