スーパーコンピュータ「京」における地震動シミュレーションコードの高性能化

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  • Performance Optimization of Seismic Wave Simulation Code on the K computer

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抄録

理化学研究所では，スーパーコンピュータ「京」の高性能化を目的とし，6本の重点アプリケーションを選定し，高性能化，高並列化を進めてきた．うち地球科学の分野から選択された地震動シミュレーションコードであるSeism3Dについては，比較的高いByte/Flop値を要求する演算と，隣接プロセス間のみの通信という特徴があげられる．よって，Seism3Dの高性能化，高並列化のポイントとして，メモリバンド幅を最大限に生かすこと，キャッシュの効率的な利用をすること，6次元メッシュ上での最適な隣接通信を実現すること，に絞られる．我々はコードの持つ要求Byte/Flopから求まるピーク比性能の推定を実施し，詳細プロファイラ機能を活用することにより問題点を把握し，実測，チューニングを実施し，CPU単体性能向上策の検証と通信部の検証を進めた結果，82,944並列で理論ピーク比17.9%（1.9PFLOPS）に達したため，本稿で報告する．

In order to optimize performance of the K computer, we selected six applications from various scientific fields. We optimized CPU performance and massively parallelization to them. Seism3D which was selected from earth science field is seismic wave simulation code. It has calculation parts which demands high Byte/Flop and communication parts between neighborhood processes. So optimization points are using enough memory bandwidth, using cache effectively and realization of optimal neighborhood communications on six-dimensional mesh/torus network. We estimated theoretical performance from required Byte/Flop of code and utilized advanced profiler to have a clear grasp of bottle neck. As a result, we achieved 17.9% per peak performance by using 82,944 cpus.

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