Published February 1998 | Version v1
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Parallel pic plasma simulation through particle decomposition techniques

  • 1. ENEA, Centro Ricerche Casaccia, Rome (Italy). Dipt. Energia
  • 2. Naples, Univ. 'Federico II' (Italy). Dipt. di Informatica e Sistemistica
  • 3. Wien Univ. (Austria). Inst. for Software Tecnology and Parallel Systems

Description

Particle-in-cell (PIC) codes are among the major candidates to yield a satisfactory description of the detail of kinetic effects, such as the resonant wave-particle interaction, relevant in determining the transport mechanism in magnetically confined plasmas. A significant improvement of the simulation performance of such codes con be expected from parallelization, e.g., by distributing the particle population among several parallel processors. Parallelization of a hybrid magnetohydrodynamic-gyrokinetic code has been accomplished within the High Performance Fortran (HPF) framework, and tested on the IBM SP2 parallel system, using a 'particle decomposition' technique. The adopted technique requires a moderate effort in porting the code in parallel form and results in intrinsic load balancing and modest inter processor communication. The performance tests obtained confirm the hypothesis of high effectiveness of the strategy, if targeted towards moderately parallel architectures. Optimal use of resources is also discussed with reference to a specific physics problem

Availability note (English)

Available from INIS in electronic form

Abstract (Italian)

I codici Particle-in-cell (PIC) sono considerati tra i piu' promettenti candidati per ottenere una descrizione soddisfacente e dettagliata degli effetti cinetici, quali per esempio l'interazione risonante particella-onda, rilevanti nel determinare i meccanismi di trasporto che interessano il confinamento del plasma. Un significativo miglioramento delle prestazioni della simulazione puo' essere ottenuto distribuendo la popolazione di particelle tra diversi processori in parallelo. La parallelizzazione di un codice ibrido MHD-girocinetico e' stata effettuata, in ambiente HPF, utilizzando la tecnica di 'decomposizione per particelle', ed e' stata provata sul sistema parallelo IBM SP2. La tecnica adottata richiede uno sforzo moderato per la trasformazione del codice in versione parallela, permette un intrinseco bilanciamento tra i processori del carico di lavoro e necessita di una modesta comunicazione tra processori. I risultati ottenuti confermano l'ipotesi di alta efficenza di tale strategia, se applicata ad architetture moderatamente parallele. Si discute inoltre l'uso ottimale delle risorse con riferimento ad uno specifico esempio fisico

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27 p.
ISSN
1124-7932
Report number
ENEA-RT-ERG-FUS--97-16