[S01P] PM-P

[S01P-10] Parallelization in Seismic Ray Tracing Programs

*Shutaro SEKINE¹ (1. Association for the Development of Earthquake Prediction)

はじめに
　三次元の震源決定やトモグラフィの計算を行うにあたり，震源から観測点までの波線算する必要があるが，実行時間の多くは，大量の波線計算に費やされることが知られている． 計算機の進化に伴い，一つのCPUの速度が上がるだけでなく，CPU内にいくつものコアを持つことで，並列処理が行われるようになったのだが，トモグラフィ等のコードはその技術が成熟化する前に作成されて使われているため，その恩恵に預かっていないように思われる．そこで，最終的には，その問題を解決するために，まずはこの手法の問題点を洗い出す事が必要であると考えられる．そこで，本研究では，以前作成していたParameterized Shooting 法（以下Parashootとする）のコードに対して，OpenMPを用いて並列化の手法およびそのコーディングをした場合のパフォーマンスとコーディングに際して注意すべき点等について述べる事とする．
解析手法
ParashootのコードをOpenMP で並列化するためにPlagma を入れ込んだコードを作成した．このようにPlagmaで分岐するコードは，OpenMP のライブラリをコンパイル時に入れなければ，並列化にならないコードとなる為，並列化の有無によるコードの比較がしやすい事が特徴である．
結果
DellのOptiplex 9020 (Intel Core7) で計算を行った．このマシンは第４世代のCore７であり，コアは８個ある．今回は，震源９個から，観測点1611点に向けての計算を行った．コア8個を使った計算では，CPU使用率が650%になった．OpenMPでは，使用するコア数を指定できるため，使用するコア数を陽に指定して計算を行ったところ，今回の場合にはコア4個での分割計算でのパフォーマンスを境にして，システムのオーバーヘッドが大きくなる現象が発生した．また，計算結果は，1個の時はシーケンシャルに出力されるが，計算の順序で出力される為，結果を確認する際には，ひと工夫が必要になりそうである．
まとめと今後
震源計算やトモグラフィのコードにおいては，波線計算及び波線上の偏微分係数の計算においては，行列計算を行う前に，一度行列を整理する工程が入っているため，波線1本ごとにおける計算が正しければ，それほど問題にはなりそうもない．システム上で多少のオーバーヘッドがあっても，分割されていた方が早いので，今後は震源計算やトモグラフィのコードに適応する事を考えていく．