アプリケーションとは

スーパーコンピュータで出来ること、それは大量の足し算引き算などの計算です。自然界・社会現象の多くは何らかの規則性をもって変化しています。この規則の多くは、方程式など数式で書き表すことができます。人の手で厳密に解くことが不可能なこれらの大量の方程式をプログラムに書き直して、コンピュータに計算させることで、今まで人間がたどり着けなかった答えを導き出すことができるようになります。

このような、実験ではなく計算で、知りたい現象の解明を目指す学問を計算科学といい、そのプログラムをアプリケーションと呼びます。「京（けい）」の性能を最大限引き出すようなプログラムを書く場合、高い技術と豊富な知識が必要になります。

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「京」でのアプリケーションの高並列化

アプリケーション面から見た、「京」の大きな特徴の一つとして、並列数が82,944ととても大きいことがあげられます。並列数が大きいと、演算のばらつきと通信の増大などが問題になります。演算がばらつく場合、例えば1つのCPUが1秒遅れると、約80,000倍つまり22時間分もの無駄な待ち時間が発生することになります。また通信相手が増えると、通信に必要な時間が急増し、結果が出るまでの時間が長くかかってしまいます。
これらの問題を克服するために、アプリケーションの高並列化のため、共用開始前から「京」の計算資源の提供や、技術的サポートを行い、システム（京）側に問題点が見つかれば、システムの改善を行いました。これにより、共用開始時に、39本のアプリケーションが1万並列以上で十分な性能を出せる準備が整いました。

「京」でのアプリケーションの高性能化

「京」は、他のスカラー計算機と同様に、メモリからのデータ供給能力が演算性能に比べてあまり高くありません。このため、計算に多くのデータを必要とするような流体計算や構造解析などのアプリケーションの一部で、性能を出すことが比較的難しいと言われています。これについても、例えば演算の順序を変えて、同じデータを何度も使えるようにするなどの高性能化を行うことで、共用開始時に、17本のアプリケーションで20%以上の効率を達成することが出来ました。

手法によるアプリケーションの分類