ものづくり流体アプリケーションのエクサスケールへの進化

エクサスケールのスパコンにおいて、ものづくりを革新的に発展させるアプリケーションを開発するためには、既存のアプリケーションから根底から作り直す必要がある。所望する計算結果を得るまでの時間「Time to Solution」を最重要視した新しい陽的時間積分に基づいた数値計算手法と計算アルゴリズムを導入する研究を進めた。数値計算手法（離散化）に関して陰解法から陽解法、低次精度から高次精度空間離散化、非構造格子から局所的に均一な構造格子等への転換を行い、一方で計算アルゴリズムに対して、① データ移動の最小化、② 演算密度の向上、③ ノード間通信を隣接通信に限定等を行う。さらに詳細なパフォーマンス・モデルを構築し、エクサスケールの問題規模において高い実行性能を確実に達成する。手本となる流体アプリケーションの成功例を示し、ものづくり分野への大きな貢献を目的として研究に着手した。計算アルゴリズムの検討において、完全陽解法にすることで、ペタスケールの格子系アプリケーションで導入してきた演算と通信のオーバーラップによる通信時間の隠ぺいが計算の殆どの部分で可能になることを確認した。さらに、方向分離を双曲型方程式にTemporal Blockingによる時間積分方向のデータ再利用にキャッシュの利用を促進する計算アルゴリズムを導入を検討した。この段階で本基盤研究(A)を包含する基盤研究(S)の採択が決定し、以降の研究遂行を基盤研究(S)で行うこととした。

エクサスケールのスパコンにおいて、ものづくりを革新的に発展させるアプリケーションを開発するためには、既存のアプリケーションから根底から作り直す必要がある。所望する計算結果を得るまでの時間「Time to Solution」を最重要視した新しい陽的時間積分に基づいた数値計算手法と計算アルゴリズムを導入する研究を進めた。数値計算手法（離散化）に関して陰解法から陽解法、低次精度から高次精度空間離散化、非構造格子から局所的に均一な構造格子等への転換を行い、一方で計算アルゴリズムに対して、① データ移動の最小化、② 演算密度の向上、③ ノード間通信を隣接通信に限定等を行う。さらに詳細なパフォーマンス・モデルを構築し、エクサスケールの問題規模において高い実行性能を確実に達成する。手本となる流体アプリケーションの成功例を示し、ものづくり分野への大きな貢献を目的として研究に着手した。計算アルゴリズムの検討において、完全陽解法にすることで、ペタスケールの格子系アプリケーションで導入してきた演算と通信のオーバーラップによる通信時間の隠ぺいが計算の殆どの部分で可能になることを確認した。さらに、方向分離を双曲型方程式にTemporal Blockingによる時間積分方向のデータ再利用にキャッシュの利用を促進する計算アルゴリズムを導入を検討した。この段階で本基盤研究(A)を包含する基盤研究(S)の採択が決定し、以降の研究遂行を基盤研究(S)で行うこととした。