報告書番号

U99006

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１） -大気モデルの並列計算性能と次世代並列機に向けての課題-

タイトル（英文）

Application of advanced parallel computing to global climate models-- Parallel computing performance of atmosphere model and issues toward next-generation parallel computers --

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

地球温暖化予測に用いられる気候モデルの高解像度化のためには、コンピュータハードウエアと計算科学の飛躍的進展が必要不可欠である。これを踏まえて、次世代計算機に適した並列計算技術という観点から、全球大気モデルNCAR CCM3の並列計算性能の評価を実施した。この結果、次世代計算機を活用するためには、二次元領域分割などの細粒度タスク分割や次世代機の階層的並列構造に適応した階層的タスク分割が必要であることを明らかにした。さらに、次世代並列機における解像度80～300kmのモデルの性能予測を行ない、現在の並列化手法では5000台のプロセッサを用いた場合でも、速度向上は100～200倍程度にとどまるという結果が得られた。したがって、並列化率の向上や負荷バランスの適正化、通信オーバーヘッドの低減などの並列化手法の高度化は今後の重要な課題となる。

概要 （英文）

To improve accuracy of the global warming projection, higher resolution climate models are necessary. This requires the development of next-generation high-performance computers that are trending to hierarchical massively-parallel computers. To utilize such parallel computers, software implementation issues are becoming of greater importance. From this viewpoint, the parallel computing performance of the atmospheric general circulation model, NCAR CCM3, was evaluated and thereby issues which must be settled were clarified. The effective utilization of next-generation computers is found to require fine-grain domain decomposition methods such as two-dimensional decomposition and hierarchical decomposition adaptable to hierarchical architecture of the next-generation parallel computers. Furthermore, the parallel computing performance on next-generation computers was predicted from the performance measured on current parallel computers, where the spatial resolution of the model ranged from 80 to 300 km. The prediction shows that the speedup ratio sustainable on a next-generation computer with 5000 processors might be limited to one or two hundreds. Consequently, considerable efforts are necessary in improving parallelization ratio and in reducing load imbalance and communication overheads.

報告者

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