ステンシル計算における効率的なHalo通信・計算モデルの開発

Abstract

ステンシル計算は計算を行う点の周辺データを利用して計算を進めるため，並列化に伴いいわゆる Halo（袖） 通信が発生する．この Halo 通信時間をいかに減らすかがステンシル計算の並列計算性能向上につながる．我々は Halo スレッドを導入し，「計算」 と 「通信が必要な計算と通信」 を分け，並列に計算を行うことで，並列計算性能を向上させた．この 「通信が必要な計算と通信」 は通信が終わらなければ，計算を行えない領域であり，非効率なままであった．本研究ではある Halo 通信が終われば，そこに関連する計算を行う Halo 通信・計算モデルを開発し，実際にステンシル計算である電磁流体 （MHD） シミュレーションに導入した．これを利用した性能評価では Halo スレッドでの計算時間が減ることが確認された.

The stencil computation requires the neighboring data to proceed the calculation. Thus the Halo communication is needed in parallel computation. It is important for the parallel scalability of stencil computation to decrease the Halo communication time. To achieve the high scalability, we have introduced the Halo thread and divided the simulation code into “calculation part” (regular thread) and “communication and calculation related the communication part” (Halo thread). However, “communication and calculation related the communication part” has not been effective execution yet. In this study we have developed the Halo communication functions which perform the Halo communication and related calculation effectively and introduced the MHD simulation code. As the results we have obtained good performances and confirmed the decrease of elapse time in the Halo thread.