超大規模電磁場解析を実用化するエクストリームスケールコンピューティング

超大规模电磁场分析实际应用的超大规模计算

• 批准号: 19J12838
• 负责人: 桝井 晃基
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12838/
• 关键词: 反復法; 電磁場解析; 大規模数値計算; 前処理; 高精度複素数演算; 複素対称疎行列; 複素数高精度演算; 大規模電磁場解析; 高速化

電子機器・電子デバイス等の開発設計を効率化するために，これらのシミュレーションで出てくる大規模な複素対称線形方程式に対する反復法の高速化を行なった．今回は，複素数演算の最適化をするとともに，特に反復法の前処理手法に着目し，実装手法の確立や高速化を行なった．具体的に本研究で取り組んだ内容について述べる．まず，高精度演算の最適化について，高精度複素数演算基盤は以前より実装を進めており，OSSとして公開済みであるが，未実装な演算（一部の混合精度演算）への対応など，さらに機能を拡張した．このライブラリについては今後も利便性の向上など，機能を充実させていく．次に反復法の前処理について，本研究で扱っている対称な疎行列に対しては不完全コレスキー分解（IC前処理）が広く使われている．しかし，その多くはフィルインを付さない（前処理と係数行列の非ゼロパターンが同じ）IC(0)が用いられており，フィルインを付した不完全分解については報告があまりなく，実装方法も確立されていない上に電磁場解析問題に対する性能は不明であった．そこで，C言語を用いて効率的な実装を行い，１００万自由度を超える大規模電磁場問題に対して性能評価を行なった．その結果，問題によっては反復回数を従来の1/4程度に削減し，計算時間も半分以下に短縮することに成功した．これらのことから，開発した反復法が有効であることが示され，電磁場シミュレーションの高速化に寄与した．これらの成果は学会や研究会，学術論文誌などで発表している．

The development design of electronic machines and electronic devices is efficient and fast. In this paper, the optimization of complex prime number algorithm is discussed, especially the pre-processing method of iterative algorithm is aimed at, and the implementation method is established to speed up the implementation. The specific content of this study is selected from the group. High precision calculation and optimization, high precision complex prime calculation base disk is not installed before, OSS is open, not installed calculation (a part of mixed precision calculation), and its functions are expanded. This is the first time that you've been able to use this feature. In this study, we studied the effect of IC pretreatment on the decomposition of IC. IC(0) is used to analyze the electromagnetic field. C. Speech and application of high efficiency. 1 million degrees of freedom. Large scale electromagnetic field problem. Performance evaluation. The problem is that the number of iterations is reduced by 1/4 and the calculation time is shortened by half. The electromagnetic field has been accelerated by the iterative method of development. The achievements of the academic society, the academic papers and the academic papers are published in the journal.

项目成果

大規模電磁場問題に対する効率的な倍々精度演算を用いた反復法の実装について

使用高效双精度算法实现大规模电磁场问题的迭代方法

• 发表时间: 2020
• 作者: 桝井 晃基;荻野 正雄;片桐 孝洋
• 通讯作者: 片桐 孝洋

倍々精度複素数向けの効率的な計算手法に関する検討

双精度复数高效计算方法研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 桝井 晃基;荻野 正雄;片桐 孝洋;A. Takei;金山寛，荻野正雄，杉本振一郎，淀薫;桝井晃基，荻野正雄
• 通讯作者: 桝井晃基，荻野正雄

大規模電磁界解析向けの線形方程式のためのIC分解前処理のフィルインレベルについて

关于大规模电磁场分析线性方程 IC 分解预处理的填充级别

• 发表时间: 2019
• 作者: 桝井 晃基;曽我部 知広;片桐孝洋;荻野正雄
• 通讯作者: 荻野正雄

複素対称線形方程式に対する反復法のIC分解前処理の最適実装

复杂对称线性方程迭代 IC 分解预处理的优化实现

• 发表时间: 2020
• 作者: S. Iihama;J Igarashi;Y. Xu;M. Deb;G. Malinowski;M. Hehn;J. Gorchon;E. E. Fullerton;S. Fukami;S. Mizukami and S. Mangin;桝井晃基，荻野正雄，片桐孝洋
• 通讯作者: 桝井晃基，荻野正雄，片桐孝洋

大規模電磁場問題に対する反復法におけるフィルインと加速係数の性能評価

大规模电磁场问题迭代方法中填充系数和加速系数的性能评估

• 发表时间: 2021
• 作者: J. Igarashi;S. Kanai;M. Shinozaki;J. Llandro;H. Sato;S. Fukami;and H. Ohno;桝井晃基，伊野文彦
• 通讯作者: 桝井晃基，伊野文彦