科学計算のためのポータブルで拡張可能なツールキット

PETSc
安定版リリース	3.24 / 2025年9月29日 ( 2025-09-29 )
リポジトリ	gitlab .com /petsc /petsc
オペレーティング·システム	Linux、Unix、Mac OS X、Windows
入手可能な	C、Python、Fortran
タイプ	科学シミュレーションソフトウェア
ライセンス	BSD 2条項ライセンス
Webサイト	ペットsc.org

PETSc （Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation 、 PET-seeと発音し、Sは発音しない）は、偏微分方程式でモデル化された科学アプリケーションのスケーラブルな（並列）ソリューションのためにアルゴンヌ国立研究所が開発したデータ構造とルーチンのスイートです。すべてのメッセージパッシング通信にメッセージパッシングインターフェース（MPI）標準を採用しています。PETScは、偏微分方程式と疎行列計算 のための世界で最も広く使用されている並列数値ソフトウェアライブラリです。PETScは2009年にR&D 100賞を受賞しました。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} PETScコア開発グループは、2015年にSIAM/ACM計算科学・工学賞を受賞しました。^{[ 4 ]}

PETScは大規模アプリケーションプロジェクトでの使用を目的としており、進行中の多くの計算科学プロジェクトはPETScライブラリを中心に構築されています。その綿密な設計により、上級ユーザーはソリューションプロセスを詳細に制御できます。PETScには、 C、C++、Fortran、そして新たにPythonで書かれたアプリケーションコードで簡単に使用できる、並列線形および非線形方程式ソルバーの大規模なスイートが含まれています。PETScは、通信と計算のオーバーラップを可能にする単純な並列行列およびベクトルアセンブリルーチンなど、並列アプリケーションコードで必要な多くのメカニズムを提供します。さらに、PETScは有限差分法に便利な並列分散配列のサポートも含んでいます。^{[ 5 ]}

コンポーネント

PETSc ソフトウェア パッケージ バージョン 3.15 のコンポーネント

PETScは、主要なクラスとそれを支えるインフラストラクチャからなる多様なコンポーネントで構成されています。ユーザーは通常、アプリケーションに関連する最上位クラスのオブジェクト、ベクターなどの重要な下位レベルのオブジェクトを操作し、その他のオブジェクトをカスタマイズまたは拡張することができます。PETScの主要コンポーネントはすべて、拡張可能なプラグインアーキテクチャを備えています。

機能とモジュール

PETSc は、複数のモジュールに分かれて並列計算のための多くの機能を提供します。

• ベクトルへのインデックス付け、番号の付け直しなどに使用する順列を含むインデックス セット。
• 平行ベクトル、行列（一般的には疎行列）
• スキャッター（ゴーストポイント情報の伝達を処理）とギャザー（スキャッターの反対）
• 並列構造メッシュと非構造メッシュのデータ管理
• いくつかのスパースストレージ形式
• マルチグリッドおよびスパース直接ソルバーを含むスケーラブルな並列前処理
• クリロフ部分空間法
• ニュートン法や非線形GMRESなどの並列非線形ソルバー
• 並列時間ステップ（ODEおよびDAE）ソルバー
• BFGSなどの並列最適化ソルバー
• 浮動小数点とメモリ使用量の自動プロファイリング
• 一貫したインターフェース
• 徹底的なエラーチェック
• UNIX、Mac OS X、Windowsに移植可能

参照

• 数値ライブラリのリスト

注記

1. 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2013年3月12日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2013年5月1日閲覧。
2. 「PETScが2009 R&D 100賞を受賞 | Argonne Leadership Computing Facility」 Alcf.anl.gov、2009年7月21日。 2013年5月1日閲覧。
3. 2009年7月30日（木）午前5時23分（2009年7月30日）「PETScリリース3.0の機能が拡張」 Rdmag.com 2013年5月1日閲覧。
4. 「SIAM/ACM Prize in Computational Science and Engineering」 . siam.org. 2015年3月18日. 2015年4月19日閲覧。
5. 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2013年8月5日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2013年5月1日閲覧。

参考文献

• PETSc ユーザーズ マニュアル、Satish Balay、Shrirang Abhyankar、Mark F. Adams、Jed Brown、Peter Brune、Kris Buschelman、Victor Eijkhout、William D. Gropp、Dinesh Kaushik、Matthew G. Knepley、 Lois Curfman McInnes、Karl Rupp、Barry F. Smith、および Hong Zhang、ANL-95/11 改訂 3.5、Argonne National Laboratory、2014 年 6 月。
• オブジェクト指向数値計算ソフトウェアライブラリにおける並列処理の効率的な管理、Satish Balay、William D. Gropp、Lois Curfman McInnes、Barry F. Smith、『科学計算における最新のソフトウェアツール』、Bruaset他編、pp. 163–202、1997年。
• ポータブル拡張可能科学計算ツールキットによる地球力学プロセスの数値シミュレーション、RF Katz、MG Knepley、B. Smith、M. Spiegelman、ET Coon、「地球および惑星内部の物理学」、163、pp. 52-68、2007 年。
• Ed Bueler：「偏微分方程式のためのPETSc：CとPythonによる数値解法」、SIAM、ISBN 978-1-611976-30-4（2020年）。

外部リンク

• PETSc公式ウェブサイト