プログラムモデルの異なるPICコードの性能測定（2）

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2020-03-09
• タイトル: プログラムモデルの異なるPICコードの性能測定（2）
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Performance measurement of particle-in-cell (PIC) code with various program structures. 2
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: 計算アルゴリズム
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 名古屋大学宇宙地球環境研究所
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University
• 著者名: 梅田, 隆行
• 著者名(英): Takayuki, Umeda
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: Particle-In-Cell (PIC)プラズマ粒子コードは宇宙空間を満たす無衝突プラズマの第一原理シミュレーション手法である．PIC シミュレーションでは，電磁場による加速を記述する荷電粒子の運動方程式 (Newton-Lorentz式) を，電磁場の時間発展を記述する Maxwell 方程式と連立させて解き進めている．膨大な数の荷電粒子が格子上に与えられた電磁場中を自由に動き回ることから，PIC コードにおいて高い計算性能を出すためには様々な工夫が必要である．前回は，並べ替えられた粒子のリスト持ち，かつ格子および粒子のリストに沿った多重ループ構造を持つ PIC コードが，従来の粒子のリストに沿ったループ構造を持つ PIC コードに対して，ノードあたり 4 倍以上高速であることを示した．しかし，OpenMP の reduction が非常に高いオーバーヘッドを持つことも分かった．本研究では，multi-color ordering により reduction 演算を用いないプログラムを新たに採用し，単一ノードにおいて更なる性能測定を行う．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Particle-In-Cell (PIC) plasma simulation code is a first-principle method for collisionless space plasma. The PIC code solves the Newton-Lorentz equation (equation of motion for charged particles) for individual charged particles together with the Maxwell equations for electromagnetic fields. Since a huge number of charged particles move freely in the grid cells of electromagnetic fields, it is difficult to achieve a high performance of the PIC code on a massively-parallel scalar supercomputer. In the previous study, performance of a new program structure with multiple loop iterations over lists of both grids and particles together with sorted list of particles has been measured. It is shown that the new program structure is four times firster than the conventional program structure with unsorted list of particles on a single compute node. On the other hand, a large overhead at the OpenMP reduction has been seen. In the present study, further performance measurement is conducted on a single compute node by using a new program, in which reduction operations are not used by adopting multi-color ordering.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AN10463942
• 書誌情報: 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）; 巻 2020-HPC-173, 号 14, p. 1-7, 発行日 2020-03-09
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8841
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会