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GPUコンピューティングによるプログラム高速化サービス 高速化事例

高速化事例

Poisson方程式

下図はPoisson方程式の計算に当社製AMGライブラリ(AMGCG法)を適用した場合の計算時間です。計算格子数は256×256×256で、CPUはIntel® Xeon® W3565 3.2GHz 、GPUはNVIDIA® Tesla® C2075を使用しています。マルチグリッド法は粗格子数がGPUのコア数よりも少なくなるなどGPUで性能を出すのは難しい面もありますが、当社ライブラリでは5倍以上の高速化が図られています。なお、CPUを用いた計算では、非構造格子に関してはマルチカラー法、構造格子に関してはRed-Black法を適用した4コアによる並列計算を行っています。

図1

Driven Cavity Flow

流体解析のベンチマーク問題としてよく取り上げられるDriven Cavity Flowの計算に当社製AMGライブラリを適用しました。流動計算部分はCPUで計算され、計算時間の掛かるPoisson方程式の求解部分にAMGライブラリのGPU版(AMGCG法)が使われています。計算格子は100×100×100で、無次元時刻10(2,000時間ステップ)までの計算が231秒で可能です。一方、Poisson方程式の求解部分にAMGライブラリのCPU版(OpenMP版)を使用すると計算時間は626秒でした。行列計算部分のみをGPU化するだけでも2.7倍の高速化が図れたことになります。

図2
Cavity中央断面の流線

混相流解析事例

水柱が崩壊しプレート状の構造物を越えていくシミュレーションです。構造物の上と横から回り込んだ流れにより構造物後方に気相が取り残される様子が見て取れます。計算格子は320×240×240(=18,432,000)で、液面の移動にはVOF法を用いています。0.048秒(100時間ステップ)までの計算にCPU(Intel Xeon W3565 3.2GHz)では3,086秒を要しますが、GPU(NVIDIA Tesla C2075)では365秒で済み約8.5倍高速化されています。なお、CPUとGPUの両計算とも行列計算には当社製のAMGライブラリを使用しています。

図3

AMGソルバの大規模並列GPUコンピューティングへの適用(研究開発事例)

みずほリサーチ&テクノロジーズは、東京工業大学 学術国際情報センター 青木研究室とAMGソルバの大規模並列GPUコンピューティングへの応用に関する研究を行っております。本共同研究では、東京工業大学のスーパーコンピュータ TSUBAMEへAMGソルバを実装し、大規模並列GPUコンピューティングへの適用性を検証することを目的としております。


ダム堰の崩壊

ミルククラウン

提供:国立大学法人 東京工業大学


  • *Intel® Xeon®は、Intel Corporationの米国およびその他の国における登録商標または商標です。
  • *その他記載の製品、サービス名は、各社の登録商標または商標です。

サイエンスソリューション部03-5281-5311

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