報告書番号

U00017

タイトル（和文）

全球気候モデルへの並列計算技術の高度活用（その2） -―大気モデルの高速化と並列計算性能予測手法の開発―-

タイトル（英文）

Application of advanced parallel computing to global climate models- Improvement and prediction of parallel computing performance of a global atmosphere model -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

地球シミュレータを活用した温暖化予測計算には効率的な並列ソフトウエアの実装が重要な課題となる。このような観点から、NCAR CCM3 MPI版を題材としてプログラム改良による高速化と並列計算性能予測手法の開発を行った。まず、CCM3オリジナルMPI版における通信速度と負荷不均衡を改善し並列計算性能を向上させたCCM3改良MPI版を開発した。さらに、MPIによる分散メモリ並列とmicrotaskによる共有メモリ並列を併用したMPI/microtask版を開発し、併用プログラミング手法が地球シミュレータのようなマルチノード型並列機において有効であることを示した。 一方、性能予測に関しては、CCM3の実行をできる限り忠実に模擬することでその実行時間や並列効率を予測する手法を開発した。この手法は負荷不均衡の影響を正確に考慮できるという点に特長があり、実測結果との比較から精度の高い予測が可能であることが示された。

概要 （英文）

Towards the global warming projection utilizing the Earth Simulator, software implementation issues are becoming of greater importance. From this viewpoint, this report describes the improvement of the MPI version of NCAR CCM3 and the prediction of its parallel computing performance.In connection with the improvement of CCM3, we developed the modified MPI version and the MPI/microtask version of CCM3. In the modified MPI version, communications and load balance in the spectral space were improved, yielding significant enhancement of the parallel computing performance. In addition, MPI/multi-thread hybrid parallel programming was exploited in the MPI/microtask version. The hybrid parallel programming is thought to be suitable for multi-node parallel computers such as the Earth Simulator and its advantages were demonstrated through the performance evaluation. As regards the performance prediction, an accurate and precise prediction method for the CCM3 was proposed and validated. The proposed method simulates the execution of CCM3 section-by-section, thus, it takes into account the load imbalance as well as the communication and computation. Using this method, the computing performance of CCM3 on the Earth Simulator was predicted.

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