計算化学向け高性能プロセッサ構成法に関する研究および開発

本研究では、計算科学の分野で広く使われており、需要の高い手法である、非経験的分子軌道法に基づく分子軌道シミュレーションを高速に実行するための、分子軌道計算専用プロセッサ、および、それを搭載した分子軌道計算専用計算機システムの開発の開発を行った。平成16年度までには、分子軌道計算専用プロセッサの設計開発を行うとともに、それを搭載した分子軌道計算専用並列計算機システムを構築してきた。平成17年度前半は当初の計画通り、分子軌道計算専用並列計算機システムの開発作業を継続して行った。ここでは主に、開発した分子軌道計算専用並列計算機システムの上にシステムのターゲット・アプリケーションである分子軌道計算プログラムを実装し、開発したシステムが正しく、そして、高い性能で動作するためのソフトウェアの開発やチューニングを行った。また、開発したシステムの概要をまとめた論文を執筆し、日本コンピュータ化学会論文誌に投稿、採録された。平成17年度後半は、開発した分子軌道計算専用プロセッサのさらなる性能向上のための解析を行い、性能低下要因となっている箇所を特定した。また、問題箇所であるメモリ・アクセスを改善できたと仮定したプロセッサのモデルを作成し、その上での性能評価を行うことにより、プロセッサの設計改善を行った場合の性能を見積もった。これにより、本研究で提案した分子軌道計算専用プロセッサ・アーキテクチャによって分子軌道計算の高い演算処理能力が実現できることを示し、計算化学向け高性能プロセッサ構成法の1つのあり方を示した。

本研究では、計算科学の分野で広く使われており、需要の高い手法である、非経験的分子軌道法に基づく分子軌道シミュレーションを高速に実行するための、分子軌道計算専用プロセッサ、および、それを搭載した分子軌道計算専用計算機システムの開発の開発を行った。平成16年度までには、分子軌道計算専用プロセッサの設計開発を行うとともに、それを搭載した分子軌道計算専用並列計算機システムを構築してきた。平成17年度前半は当初の計画通り、分子軌道計算専用並列計算機システムの開発作業を継続して行った。ここでは主に、開発した分子軌道計算専用並列計算機システムの上にシステムのターゲット・アプリケーションである分子軌道計算プログラムを実装し、開発したシステムが正しく、そして、高い性能で動作するためのソフトウェアの開発やチューニングを行った。また、開発したシステムの概要をまとめた論文を執筆し、日本コンピュータ化学会論文誌に投稿、採録された。平成17年度後半は、開発した分子軌道計算専用プロセッサのさらなる性能向上のための解析を行い、性能低下要因となっている箇所を特定した。また、問題箇所であるメモリ・アクセスを改善できたと仮定したプロセッサのモデルを作成し、その上での性能評価を行うことにより、プロセッサの設計改善を行った場合の性能を見積もった。これにより、本研究で提案した分子軌道計算専用プロセッサ・アーキテクチャによって分子軌道計算の高い演算処理能力が実現できることを示し、計算化学向け高性能プロセッサ構成法の1つのあり方を示した。