京速コンピュータ「京」におけるペタフロップス・アプリケーションRSDFT

情報処理学会

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タイトル別名
  • Peta-Flops application RSDFT on the K computer

説明

理研では，京速コンピュータ 「京」 の性能確認のために，6 つの重点アプリケーションコードの高度化を行っている．その 1 つが密度汎関数法に基づいて第一原理電子状態計算を行う RSDFT(Real Space Density Functional Theory) コードである．高度化においては，「京」 の特徴である SIMD，スレッド並列，セクタキャッシュなどの機能により計算ノードの高い演算性能を引き出すことが重要であり，また 「京」 のような超並列アーキテクチャでは通信性能の向上が重要になる．「京」 にチューニングしたコードにより，55,296 計算ノードを用いて 107,292 原子のシリコンナノワイヤの計算を行った。SCF 計算の反復 1 回で 3.08PFLOPS の実効性能，7.07PFLOPS のピーク性能に対して 43.63% の実行効率を達成し，実アプリケーションでペタフロップス以上の性能を得ることができた．本報では 「京」 の持つ種々の機能を効果的に使うために，RSDFT に対して実施した並列化や最適化について述べる．

We are optimizing six application codes to show high execution performance of the K computer by obtaining over peta-flops sustained performance in real applications. One of them is RSDFT (Real Space Density Functional Theory) code which is a first-principles electronic-structure calculation code based on density functional theory. In the optimization of codes, it is important to make use of the various capabilities such as SIMD execution, thread parallelization, and sector cache function, as well as to get higher performance in communication among compute nodes. A 3.08 peta-flops sustained performance was measured for an iteration of the SCF calculation in a 107,292-atom Si nanowire calculation using 55,296 compute nodes, which is 43.63% to the peak performance of 7.07 peta-flops. In this report, we present how to parallelize and optimize the code so as to make effective use of the various capabilities of the K computer.

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