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1. ͸͡Ίʹ౦๺େֶαΠόʔαΠΤϯεηϯλʔ (ҎԼɼຊηϯλʔ) ͸ɼશࠃ‫ڞ‬ಉར༻ઃඋͱͯ͠ͷେ‫ن‬໛Պֶ‫ࢉܭ‬γεςϜͷ؅ཧɾӡ༻ͱɼຊγεςϜΛ࠷େ‫༻׆ʹݶ‬ՄೳͳϓϩάϥϜͷߴ଎Խٕ๏΍৽͍͠γϛϡϨʔγϣϯٕज़ͷ‫ڀݚ‬ɾ։ൃʹऔΓ૊ΜͰ͍Δɽ1997 ೥͔Βߦ͍ͬͯΔ‫ࢉܭ‬Պֶ෼໺ͷར༻ऀͱͷ‫ڞ‬ಉ‫ڀݚ‬Λ௨ͯ͡ɼ͞·͟·ͳ෼໺ʹ͓͚Δ࣮ΞϓϦέʔγϣϯͷ࠷దԽ΍ฒྻԽͷߴ଎ԽࢧԉΛߦ͍ͬͯΔɽ·ͨɼηϯλʔಠࣗͷ‫ڞ‬ಉ‫ʹڀݚ‬Ճ͑ɼશࠃͷ৘ใ‫ج‬൫ηϯλʔ౳ͱ࿈‫ܞ‬ͯ͠ɼֶࡍେ‫ن‬໛৘ใ‫ج‬൫‫ڞ‬ಉར༻ɾ‫ڞ‬ಉ‫ڌڀݚ‬఺ (JHPCN) ΍ֵ৽తϋΠύϑΥʔϚϯεɾίϯϐϡʔςΟϯάɾΠϯϑϥ (HPCI) Λߏ੒͠ɼ‫ڞ‬ಉ‫ڀݚ‬Λ࣮ࢪ͍ͯ͠ΔɽҎ্ͷΑ͏ʹຊηϯλʔͰ͸ɼར༻ऀͰ͋Δ‫ࢉܭ‬Պֶऀͱຊηϯλʔͷ‫ܭ‬ࢉ‫ػ‬Պֶͷઐ໳Ո͕ີʹ࿈‫͕ͳ͠ܞ‬ΒɼՊֶɾ޻ֶͷ߃ৗతͳਐาΛࢧ͑Δ‫ڞ‬ಉ‫ڀݚ‬ɼར༻ऀϓϩάϥϜͷߴ଎Խࢧԉ‫׆‬ಈΛਪਐ͍ͯ͠ΔɽɹຊߘͰ͸ɼ͜ΕΒͷऔΓ૊ΈͷதͰ΋ಛʹɼ࢈‫ٕۀ‬ज़૯߹‫ͱॴڀݚ‬ຊηϯλʔͱͷ‫ڞ‬ಉ‫͠ͱڀݚ‬2. େ‫ن‬໛Պֶ‫ࢉܭ‬γεςϜຊηϯλʔͰ͸ɼେ‫ن‬໛ͳ‫ػࢉܭ‬Λඞཁͱ͢Δશࠃͷར༻ऀͷ෯޿͍χʔζʹԠ͑ΒΕΔγεςϜӡ༻Λ໨తʹɼϕΫτϧ‫ܕ‬εʔύʔίϯϐϡʔλ SX-9 Λఏ‫͍ͯ͠ڙ‬ΔɽSX-9 ͸ɼશ 18 ϊʔυͰγεςϜΛߏ੒͠ɼ1 ϊʔυ͋ͨΓ 1TB ͷ‫ڞ‬༗ϝϞϦͱ 16 ‫ݸ‬ͷϕΫτϧϓϩηοαΛ༗͠ɼ1 ϓϩηοαʢγϯάϧίΞʣ͋ͨΓ͸ 102.4Gﬂop/sͷཧ࿦ԋࢉੑೳͱ 256GB/s ͷߴ͍ϝϞϦόϯυ෯Λ࣋ͭɽಛʹɼϕΫτϧϓϩηοαʹΑΔߴ଎ͳϕΫτϧॲཧೳྗ΍ɼߴ͍ϝϞϦόϯυ෯Λඞཁͱ͢Δྲྀମղੳɼ‫ؾ‬৅ղੳ‫࣓ిͼٴ‬քղੳͷ෼໺ʹΑ͘ར༻͞Ε͍ͯΔɽɹϕΫτϧϓϩηοα͸ෳ਺ͷσʔλΛҰ‫ׅͯ͠‬ԋࢉΛߦ͏ϕΫτϧԋࢉ͕ՄೳͰ͋Γɼ഑ྻͷͦΕͧΕͷཁૉʹԋࢉΛߦ͏Α͏ͳ‫ʹࢉܭ‬ద͍ͯ͠Δɽ͜ͷϕΫτϧϓϩηοαͷੑೳΛҾ͖ग़ͨ͢Ίʹ͸ɼϓϩάϥϜதͷϕΫτϧॲཧՄೳͳ෦෼Λࣔ͢ϕΫτϧԽ཰ΛͰ͖Δ͚ͩ૿΍͢ඞཁ͕͋
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これまでの運用実績，問題の分析，それに基づく研究成果に基づくプログラム

Pの開発・最適化

利用者

技術，知識の提供

適切な計算モデルの提示，解決に向けた新技術の研究開発

現システム利用上の問題分析

技術職員

教員
最適利用技術の研究・開発

50㸣

0100㸣

࣋ࢡࢺࣝ໬⋡ αਤ 2ϕΫτϧԽ཰ͱੑೳ޲্ൺ

運用で得た知見
現システムのベンダの技術者を基に次世代最適化高効率利用にスーパーコンピュータ関する技術情報の共有システムの共同研究開発

ਤ 3 ߴ଎Խࢧԉମ੍·ͨɼେ‫ن‬໛ͳσʔλΛϕΫτϧԋࢉ‫཰ޮͰث‬తʹॲཧ͢ΔͨΊʹ͸ɼϝϞϦ͔Βԋࢉ‫΁ث‬ͷσʔλ‫څڙ‬Λߦ͏ඞཁ͕͋ΔɽSX-9 ͸ΠϯλʔϦʔϒߏ੒ͷϝϞϦΛ࣋ͪɼෳ਺ͷϝϞϦόϯΫʹฒྻʹҰൠతʹɼ࠷దԽΛߦ͏ͨΊʹ͸ɼ·ͣϓϩάϥϜͷಛੑΛ೺Ѳ͢Δඞཁ͕͋ΔɽSX-9 ͕ඪ४Ͱඋ͑Δ؆қੑೳղੳπʔϧΛ༻͍ͯɼϓϩάϥϜಡΈॻ͖Λߦ͍ߴ଎ͳσʔλసૹΛ࣮‫͢ݱ‬ΔɽϝϞϦόϯΫ͸ 32,768 ‫ʹݸ‬෼ׂ͞Εɼෳ਺ͷϝϞϦόϯΫʹ·͕ͨͬͯ࿈ଓΞΫηε͢Δ৔߹͕࠷΋ޮ཰తͰߴ଎ͳσʔλసૹͱͳΔɽ‫ʹٯ‬ෆ࿈ଓͰσʔλΞΫηεͨ͠৔߹ɼಉҰϝϞϦόϯΫʹରͷղੳ݁ՌΛऔಘ͠ͲͷΑ͏ͳ࠷దԽ͕༗ޮ͔Λ‫ݕ‬౼͠ɼ࠷దԽΛࢪ͢ɽҎԼʹɼຊใࠂͰର৅ͱ͢Δ෼ࢠಈྗֶγϛϡϨʔγϣϯʹ͍ͭͯɼͦΕͧΕίʔυͷ֓ཁɼղੳ݁Ռɼ࠷దԽͱͦͷޮՌΛड़΂Δɽ  #$%&'!"()*+,-./,0 12345678$9:;
3.1 FPSEID (First-Principles Simulation toolfor Electron-Ion Dynamics)
3.1.1 FPSEID ͷ֓ཁ+------> do ig=1,nxyz|
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icnt=1
V------> do ig=1,nxyz|rhog(i2g(IG))=rhog_tmp(icnt)|
icnt=icnt+1
V------ enddo‫ڀ‬ͷਪਐʹߩ‫͢ݙ‬Δ͜ͱ͕‫ظ‬଴͞Ε͍ͯΔ [2] [3]ਤ 5[4]ɽϕΫτϧ࠷దԽίʔυ

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PROC .

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V.OP

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TIME[sec]%

MFLOPS

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V.LEN

CPU PORT

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6.2

29.6

49.66

255.9

0.176

0.277

modiﬁed

4.520

0.4

494.8

99.06

255.9

0.514

3.489

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PROC .

EXCLUSIVEBANK CONFLICT

V.OP

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MFLOPS

RATIO

V.LEN

CPU PORTNETWORK1453.723

41.5 13481.2

99.62

255.9

255.084821.097996.058

34.9 19675.5

99.63

255.9

234.856466.970

NAME

TIME[sec]

orignalmodiﬁed%V------>
V------

DO 101 JG=1,NXYZ
101 RHO2(JG)=(0.D0,0.D0)*VDIR NODEP(RHO1)
V------>
DO 100 IG=1,NXYZ|
JG=J2G(IG)V-----100 RHO1(JG)=P(IG)୰␎CALL FFT3BX_ASL(NRX,NRY,NRZ,NXYZ,RHO1,RHO2,WSAVE_XYZ,IFAC_XYZ)
V------>
do ig=1,nxyz|
VG(ig)=VGG(ig)+Vloc(ig)V-----enddo
V------>
DO 300 I=1,NXYZ|
fac=dt*dreal( vg(i) )V-----300 RHO2(I)=dcmplx( dcos(fac),-dsin(fac) )*RHO1(I)CALL FFT3FX_ASL(NRX,NRY,NRZ,NXYZ,RHO2,RHO1,WSAVE_XYZ,IFAC_XYZ)*VDIR NODEP(RHO2)
V------>DO 110 IG=1,NXYZ|
JG=J2G(IG)V-----110 P(IG)=RHO2(JG)ਤ 6ΦϦδφϧίʔυ *VDIR NODEP
V------>DO IG=1,NXYZ|
JG=J2G(IG)|
RHO1_R(JG)=dble(P(IG))|
RHO1_I(JG)=aimag(P(IG))
V-----ENDDO
୰␎CALL FFT3BX_ASL_NEW(NRX,NRY,NRZ,NXYZ,& RHO1_R,RHO1_I,WSAVE_XYZ,IFAC_XYZ)
V------>
do I=1,nxyz|
VG_R(I)=VGG(I)+Vloc(I)|fac=dt*VG_R(I)|RHO2_R(I)=(dcos(fac)*RHO1_R(I))-((-dsin(fac))*RHO1_I(I))|
RHO2_I(I)=(dcos(fac)*RHO1_I(I))-((dsin(fac))*RHO1_R(I))
V-----enddo
CALL FFT3FX_ASL_NEW(NRX,NRY,NRZ,NXYZ,RHO2_R,RHO2_I ,WSAVE_XYZ,IFAC_XYZ)*VDIR NODEP
V------>DO IG=1,NXYZ|
JG=J2G(IG)|
P(IG)=dcmplx(RHO2_R(JG),RHO2_I(JG))|
VG(IG)=dcmplx(VG_R(IG),0.0d0)
V-----ENDDO

ਤ 7ϕΫτϧ࠷దԽίʔυ3.1.4 ϑΝΠϧಡΈࠐΈͷ࠷దԽαϒϧʔνϯ 3 ͷղੳ݁ՌΛද 3 ʹࣔ͢ɽ͜ΕʹΑΓαϒϧʔνϯ 3 Ͱ͸ϕΫτϧԽ཰͕ 1.2 ˋͱͳ͍ͬͯΔɽৄࡉͳղੳʹΑΓɼϧʔϓதͰϑΝΠϧ͔ΒσʔλΛಡΈࠐΜͩ௚‫ʹޙ‬ɼಡΈࠐΜͩσʔλʹରͯ͠ԋࢉ͕࣮ߦ͞Ε͍ͯΔ͜ͱ͕෼͔ͬͨɽͦ͜ͰɼϑΝΠϧͷಡΈࠐΈͱԋࢉΛผʑʹॲཧ
͢ΔΑ͏ɼ࠷దԽΛࢪͨ͠ɽͦͷ݁ՌɼϕΫτϧԽ཰͕ 1.2 ˋ͔Β 98.99 ˋͱ޲্͠ɼαϒϧʔνϯ୯Ґͷ࣮ߦ࣌ؒ͸ 219.190 ඵ͔Β 0.095 ඵ΁୹ॖ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖ͨɽද 3 αϒϧʔνϯͷղੳ݁Ռ
PROC .

EXCLUSIVEBANK CONFLICT

V.OP

AVER.

MFLOPS

RATIO

V.LEN

CPU PORTNETWORK

12.5

4.1

1.20

248.1

0.395

0.057

0.0

0.0

98.99

248.0

0.017

0.061

NAME

TIME[sec]%

orignal219.190

modiﬁed

0.095

3.1.5 ࣗಈ࠷దԽϨϕϧͷมߋ͜ͷઅͰ͸ɼࣗಈ࠷దԽͷ‫ݟ‬௚͠ʹΑΔߴ଎Խͷ‫ݕ‬౼Λߦͬͨɽैདྷ͸ɼ‫ن‬ఆϨϕϧͷϕΫτϧԽॲཧΛߦ͏-Cvopt ΦϓγϣϯΛ༻͍͍ͯͨͨΊɼ࠷େ‫ݶ‬ͷϕΫτϧԽॲཧΛߦ͏-Chopt ΦϓγϣϯΛ࠾༻ͨ͠ɽ-Chopt Λ࢖͏͜ͱͰ࠷దԽ‫ͼٴ‬ϕΫτϧԽΛΑΓੵ‫ۃ‬తʹଅਐ͢ΔϝϦοτ͕͋Δ൓໘ɼ໋ྩͷฒͼ‫ʹ͑׵‬ର͢Δ࠷దԽ͕‫ج‬ຊϒϩοΫΛ·͕ͨͬͯߦΘΕΔͨΊɼ໋ྩͷҠಈʹ൐͏෭࡞༻͕ੜ͡ΔՄೳੑ͕͋Δɽ͔͠͠ɼຊϓϩάϥϜͷ৔߹͸ɼ͜ͷ࠷దԽϨϕϧΛมߋͯ͠΋ɼԋࢉ݁ՌʹӨ‫ڹ‬Λ༩͑Δ͜ͱͳ͘ɼ࣮ߦ࣌ؒΛ 22ˋ୹ॖ͢Δ͜ͱ͕֬ೝͰ͖ͨɽ͜ΕʹΑΓɼ‫ݸ‬ʑͷ࠷దԽͱซͤͯɼϓϩάϥϜͷৼΔ෣͍Λ‫ͳݟ‬͕Βద੾ͳίϯύΠϧΦϓγϣϯΛબ୒͢Δ͜ͱ
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3.2 FEMTECK(Finite Element Method
based Total Energy Calculation Kit)
3.2.1 FEMTECK ͷ֓ཁ

FEMTECK ͸‫ࢠݪ‬ϨϕϧͷϛΫϩͳ‫ܥ‬ͷੑ࣭Λྔࢠྗֶʹ‫͍ͯͮج‬γϛϡϨʔγϣϯ͢ΔϓϩάϥϜͰ͋ΓɼΞϧίʔϧ౳ͷ෼ࢠੑӷମ΍೩ྉి஑ɾϦν΢Ϝి஑ͷిղ࣭౳ɼඇৗʹෳࡶͳ‫ܥ‬ͷୈҰ‫ݪ‬ཧ෼ࢠಈྗֶ‫ʹࢉܭ‬ద༻͞Ε͍ͯΔɽ༗‫ݶ‬ཁૉ๏Λ‫ج‬ఈؔ਺ͱͯ͠࢖༻͍ͯ͠ΔͨΊɼฒྻ‫Ͱػࢉܭ‬ͷ࣮ߦʹ޲͍͓ͯΓɼಛʹεΧϥ‫ܕ‬ฒྻίϯϐϡʔλ্Ͱ͸ϐʔΫੑೳͷ 30 ˋҎ্ͷ࣮ޮੑೳΛग़͢͜ͱ͕Ͱ͖ΔɽҰํɼϕΫτϧ‫ܕ‬εʔύʔίϯϐϡʔλ΁ͷରԠ͸ਐΜͰ͓Βͣɼࠓ‫ޙ‬ɼεΧϥ‫ܕ‬ฒྻίϯϐϡʔλͰ͸ѻ͏͜ͱ͕ࠔ೉Ͱ͋ΔΑ͏ͳେ‫ن‬໛ͳγϛϡϨʔγϣϯΛϕΫτϧ‫ܕ‬εʔύʔίϯϐϡʔλͰ࣮ߦ͢Δ͜ͱ͕‫ٻ‬ΊΒΕ͍ͯΔ [5]ɽ
3.2.2 ϕΫτϧԽͷଅਐલड़ͷ༷ʹɼຊϓϩάϥϜ͸͜Ε·Ͱʹ࣮ߦ͞Ε͖ͯͨ‫ࢉܭ‬ϓϥοτϑΥʔϜ͕ҟͳΔͨΊɼSX-9ʹ͓͚Δߴޮ཰࣮ߦΛ࣮‫͢ݱ‬ΔͨΊʹ͸ɼϕΫτϧԽΛଅਐ͢Δํ਑Ͱ࠷దԽ࡞‫ۀ‬ΛߦͬͨɽΦϦδφϧίʔυͰ͸ɼϧʔϓதʹαϒϧʔνϯίʔϧ͕͋Γɼ͜Ε͕ϕΫτϧԽͷ્֐ཁҼͱͳ͍ͬͯͨɽ͜ͷαϒϧʔνϯίʔϧΛίϯύΠϧΦϓ
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zzz=dcmplx(0.d0,0.d0)
do i=igbgn,min0(igend,ngk(ik))
zzz=zzz++vpr(kdidx(i,ik),inabs(ii))+*upg(i-igbgn+1,iibs(ii),katm(inabs(ii)))

3.3 QMAS(Quantum MAterials Simulator)++

3.3.1 QMAS ͷ֓ཁ͖ͮɼ෺࣭ͷిࢠঢ়ଶ͓Αͼ֤छ෺ੑ஋Λߴਫ਼౓ʹ‫͖Ͱࢉܭ‬ΔϓϩάϥϜͰ͋Δɽ৽‫ٕࢉܭͳن‬ज़Λ͍ͪૣ͘ಋೖ͠‫͢༻׆‬ΔͨΊͷϓϥοτϑΥʔϜͰ΋͋Δɽ͜Ε·ͰͷओͨΔ‫ڀݚ‬ର৅ͱͯ͠͸ɼ༗‫ػ‬ಋମ/‫ڧ‬༠ిମɼమ‫ܥ‬௒఻ಋମɼભҠۚଐࢎԽਤ 8ද 4 αϒϧʔνϯͷղੳ݁ՌPROC .

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3.3.2 όϯΫίϯϑϦΫτͷ࡟‫ݮ‬*dconjg(vpr(kdidx(i,ik),inabs(ii))*upg(i-igbgn+1,iibs(ii),katm(inabs(ii))))+upg_tmp(ii)=upg(i-igbgn+1,iibs(ii),katm(inabs(ii)))
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㸸!cdir noloopchg!cdir outerunroll=8
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do i=igbgn,min0(igend,ngk(ik))
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ਤ 9ϕΫτϧ࠷దԽίʔυ  ࠷దԽ‫ޙ‬ͷղੳ݁ՌΛද 5 ʹࣔ͢ɽ͜ͷ࠷దԽͷ݁ՌɼόϯΫίϯϑϦΫτΛେ෯ʹ࡟‫͢ݮ‬Δ͜ͱ͕Ͱ͖ɼ࣮ߦ࣌ؒ͸ΦϦδφϧίʔυʹର͓ͯ͠Αͦ 1.8 ഒʹվળͨ͠ɽ
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BANK CONFLICT

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99.72

250.5

15.747105.658

modiﬁed110.5049.7

23257.0

99.55

249.8

5.257

39.183[4][5]

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aist_j/press_release/pr2013/pr20130913/pr20130913.html
ΧʔϘϯφϊνϡʔϒΛࢼ‫ݧ‬؅ʹͨ͠ޫԽֶ൓Ԡɼhttp://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20120522/pr20120522.html
ϑΣϜτඵϨʔβʔʹΑΔࢎԽάϥϑΣϯͷඇ ೤ త ؐ ‫ ݩ‬Λ ఏ Ҋ, http://www.aist.go.jp/
aist_j/press_release/pr2012/pr20120118/pr20120118.html
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Whatʟs QMAS , http://qmas.jp/．ຊߘ͸େֶ I CTਪਐ‫ڠ‬ٞձʢAXIESʣ2013೥

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