ビルディングキューブ法に基づく流体専用計算機のキューブ間データ交換に関する一考察

摘要

本研究ではビルディングキューブ法（BCM）に基づく並列流体計算を高速化するために、FPGAによる専用計算機の開発を行っている。BCMでは、キューブと呼ぶ大小様々な立方体領域を単位としてデータ並列計算を行う。全てのキューブは同解像度の直交格子である。BCMは負荷分散に優れた並列計算方式であるものの、非圧縮性流体計算を行う場合にはその低い演算密度により計算性能がメモリ帯域に制約されるという問題がある。また、BCMでは隣接キューブの袖領域データを交換する必要があり、そのデータ転送や補間計算のオーバーヘッドにより並列処理効率が低下する問題が指摘されている。本稿では、メモリ帯域あたりの計算性能を向上させるためのストリームによるキューブ計算に加え、BCM専用計算機において高効率のキューブ間データ交換を実現するためのデータ転送·補間方式、およびそのハードウェア機構について考察する。