研究会報告

開催報告:第9回 HPC-Phys 勉強会

2020年12月3日(木曜)に第9回HPC-Phys勉強会が開催されました。この勉強会は前回に続き、理化学研究所計算科学研究センター(R-CCS)共催のオンライン開催となりました。参加登録は講演者含めて 50名となりました。

今回もスーパーコンピュータ富岳を意識した講演となりました。

一つ目の講演は、JIT アセンブラである Xbyak(カイビャク)の話をその開発者である光成滋生さん(サイボウズ・ラボ)にお願いしました。高速化を突き詰めるとスパコンのプログラムの一部にアセンブリ言語を用いることがあります(難易度が高いので一部の人しかしません)。CPU によって命令セットが異なるので、例えば富岳(CPU はA64FX)と、インテルの CPU を用いたスパコンやパソコンでは使えるアセンブリ言語は異なります。アセンブリ言語も計算機が理解できる機械語への翻訳が必要で、通常はプログラム実行前に行います。この翻訳をプログラム実行時に行うのが JIT アセンブラで、実行時に分かる条件を反映した最適な機械語を生成します。光成さんは、指数関数の Xybak を用いた実装を題材に、A64FX の命令セットと Intelの AVX-512 命令セットの比較をしてくださいました。

2つ目の講演では、竹重和明さん(富士通)に、富岳での密行列の掛け算のチューニングの話を伺いました。実はこの掛け算の性能が、スパコンランキング Top500 の結果に直結しています。現代のスパコンで性能を出すには、遊んでいるCPUコアを減らすように並列化を極める必要が有ります。またメモリアクセスが計算の足を引っ張らないような工夫も必要です。竹重さんたちがチューニングを施した行列の掛け算は、なんと最大96%の驚異的な効率で動くそうです。富岳の2020年6月、11月の2期連続での Top500 首位獲得に貢献したとのことです。

講演での質疑応答に加えて、講演後に用意されていた長めの議論の時間でも足りないのではと思えるほど議論が続きました。一部はA64FXの命令セットの詳細に立ち入ったマニアックな議論になりましたが、富岳での高速化に興味がある参加者にとって一味違った情報共有の場になったようです。また前回同様、物理分野(計算科学)だけではなく計算機科学分野の専門家も多く見受けられました。

次回は富岳を離れて GPU 特集を予定しています。

講演資料は勉強会 web site
http://hpc-phys.kek.jp/
をご参照ください。

「富岳」成果創出加速プログラム

領域①人類の普遍的課題への挑戦と未来開拓
量子物質の創発と機能のための基礎科学 ―「富岳」と最先端実験の密連携による革新的強相関電子科学
領域①人類の普遍的課題への挑戦と未来開拓
全原子・粗視化分子動力学による細胞内分子動態の解明
領域①人類の普遍的課題への挑戦と未来開拓
シミュレーションで探る基礎科学:素粒子の基本法則から元素の生成まで
領域①人類の普遍的課題への挑戦と未来開拓
大規模データ解析と人工知能技術によるがんの起源と多様性の解明
領域①人類の普遍的課題への挑戦と未来開拓
脳結合データ解析と機能構造推定に基づくヒトスケール全脳シミュレーション
領域①人類の普遍的課題への挑戦と未来開拓
核燃焼プラズマ閉じ込め物理の開拓
領域②国民の生命・財産を守る取組の強化
プレシジョンメディスンを加速する創薬ビッグデータ統合システムの推進
領域②国民の生命・財産を守る取組の強化
防災・減災に資する新時代の大アンサンブル気象・大気環境予測
領域②国民の生命・財産を守る取組の強化
マルチスケール心臓シミュレータと大規模臨床データの革新的統合による心不全パンデミックの克服
領域②国民の生命・財産を守る取組の強化
大規模数値シミュレーションによる地震発生から地震動・地盤増幅評価までの統合的予測システムの構築とその社会実装
領域③産業競争力の強化
省エネルギー次世代半導体デバイス開発のための量子論マルチシミュレーション
領域③産業競争力の強化
「富岳」を利用した革新的流体性能予測技術の研究開発
領域③産業競争力の強化
航空機フライト試験を代替する近未来型設計技術の先導的実証研究
域③産業競争力の強化
次世代二次電池・燃料電池開発によるET革命に向けた計算・データ材料科学研究
領域③産業競争力の強化
環境適合型機能性化学品
領域③産業競争力の強化
大規模計算とデータ駆動手法による高性能永久磁石の開発
領域③産業競争力の強化
スーパーシミュレーションとAI を連携活用した実機クリーンエネルギーシステムのデジタルツインの構築と活用
領域④研究基盤
全脳血液循環シミュレーションデータ 科学に基づく個別化医療支援技術の開発