1.はじめに

科学技術計算分野において、単一のシミュレーンョンブログラムでは解析不可能な大規模で複雑な現象を複合的に解析するニーズが高まっている。超並列・超分散環境下で、多様なソフトウェァ資産を自由に複合可能なシームレスな環境を実現するためには、異種ハードウエアのみならず、アプリケーションソフトウェア間のつぎめを隠蔽する技術が不可欠である。本研究では、計算手法の異なるプログラムを効率的に結合する連成解析を実現するための統合システムの開発を目指している。

2.達成解析ミドルウェア

　本研究では、粒子やメッシュ等の物理量を代表する異なる離散点間の相関関係(最近接，第１近接等)をユーザが自由に選択可能な一般的な結合方法を提案した。その相関関係に基づき、異なるプログラムを結合するために必須な共通部をライブラリ化し達成解析用のミドルウュア技術を開発した。本ミドルウェアでは、データ通信とデータ変換をユーザの代わりにエージェントが代行することを特徴とし、複数のシミュレーション同士の重なり領域や境界領域で生じる物理量の空間的並びに時間的なスケールの変換を容易に操作することができる。下記には、本研究で開発した連成解析用ミドルウェアの特徴を示す。

(1)相関関係をもつ離散点を高速に自動探素し、 　 異なる離散点上の物理量を変換。

(2)メッセージパッシングに基づくデータの送 　受信先を自動的に決定。

(3)シミュレーション間の一人向型や双方向型 　の通信並びに離散点の相関関係が変化する 　変動型の通信パターンに対応可。

　本ミドルウェアを半導体分野の連成解析に適用し、約20ステップのエージェントを呼ぶためのライブラリを挿入し複合的な解析を実現した。プログラムの結合部の開発工数を従来の約1/10に削減することが可能である。

3.応用例

　 図１には、粒子モデルの分子動力学プログラムと高級科学技術言語で書かれた連続体モデルの熱拡散プログラムを結合した例を示す。連続体モデルを用いた左右のマクロな領域に広がる熱拡散の様相と異なり、粒子モデルの中央部に存任するミクロな欠陥を境に異方的な熱拡散現象が現れる。基板全体を分子動力学法で解析する場合に比較し、解析時間を大幅に短縮することができる。

図１ 微小な格子欠陥を含んだシリコン基板中の熱伝導解析

4.参考ホームベージアドレス

(1)http://www.supercomp.org/sc98/TechPapers/

(2)http://www.rwcp.or.jp/actlvitles/achlevements/