Resource Management for 10-Petaflops Computing on the GPU Grid

• Project/Area Number: 19700061
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Computer system/Network
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: INO Fumihiko Osaka University, 大学院情報科学研究科, 准教授 (90346172)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,720,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2008: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2007: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: GPU / グリッドコンピューティング / GPGPU / グリッド計算 / ボランティア計算 / 資源管理 / 配列アライメント

Research Abstract

本研究の目的は,GPU(Graphics Processing Unit)を装備する多数のパソコンを一つの仮想的な高性能計算機GPU グリッドとして動作させるための資源管理手法を開発することである.開発した手法を用いた結果,日常業務に用いる計算機にGPUを1つ追加すれば,単体CPUを2台ほど専用し続ける場合と同等の性能を引き出せることが分かった.

Research Products

• [Journal Article] Harnessing the Power of Idle GPUs for Acceleration of Biological Sequence Alignment (2009)
  • Author(s): Fumihiko Ino, Yuki Kotani, Kenichi Hagihara
  • Journal Title: Proceedings of the 2nd Workshop on Large-Scale Parallel Processing CD-ROM
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RGBA Packing for Fast Cone Beam Reconstruction on the GPU (2009)
  • Author(s): Fumihiko Ino, Seiji Yoshida, Kenichi Hagihara
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Medical Imaging CD-ROM
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Harnessing the Power of Idle GPUs for Acceleration of Biological Sequence Alignment (2009)
  • Author(s): Fumiham Ino
  • Journal Title: Proceedings of the 2nd. Workshop on Large-Scale Parallel Processing (発表予定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPUグリッドにおいて描画および科学計算を並行処理するための制御手法 (2009)
  • Author(s): 荻田章博
  • Journal Title: 情報処理学会研究報告 2009-OS-110 Pages: 107-112
• [Journal Article] RGBA Packing for Fast Cone Beam Reconstruction on the GPU (2009)
  • Author(s): Fumihiko Ino
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Medical Imaging (発表予定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-Time Total Variation Minimization Using the GPU (2009)
  • Author(s): Toshibiro Matsuda
  • Journal Title: Proceedings of Computer Assisted Radiology and Surgery : 23rd International Congress and Exhibition (発表予定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPUによるTotal Variation Minimization法の高速化 (2009)
  • Author(s): 松田俊広
  • Journal Title: 電子情報通信学会2009総合大会講演論文集 (発表予定)
• [Journal Article] CUDAによるパラメータスイープアプリケーションの高速化の検討 (2009)
  • Author(s): 本窪田昌也
  • Journal Title: 第9回ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集 Pages: 41-41
• [Journal Article] Fast Cone Beam Reconstruction Using the CUDA-enabled GPU (2008)
  • Author(s): Yusuke Okitsu, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • Journal Title: Proceedings of 15th International Conference on High Performance Computing Pages: 108-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Task Parallel Algorithm for Computing the Costs of All-Pairs Shortest Paths on the CUDA-compatible GPU (2008)
  • Author(s): Tomohiro Okuyama, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • Journal Title: Proceedings of the 6th International Symposium on Parallel and Distributed Processing and Applications Pages: 284-291
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Resource Selection System for Cycle Stealing in GPU Grids (2008)
  • Author(s): Yuki Kotani, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • Journal Title: Journal of Grid Computing 6 Pages: 399-416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design and Implementation of the Smith-Waterman Algorithm on the CUDA-Compatible GPU (2008)
  • Author(s): Yuma Munekawa, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • Journal Title: Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Bioinformatics and Bioengineering CD-ROM
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPU による高速なコーンビーム再構成 : 円軌道装置のためのRGBA データへの詰め込み (2008)
  • Author(s): 吉田征司, 伊野文彦, 西野和義. 萩原兼一
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌 : コンピューティングシステム 1 Pages: 41-53
  • NAID: 110007990197
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Decompression Pipeline for Accelerating Out-of-Core Volume Rendering of Time-Varying Data (2008)
  • Author(s): Daisuke Nagayasu, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • Journal Title: Computers and Graphics 32 Pages: 350-362
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Resource Selection System for Cycle Stealing in GPU Grids (2008)
  • Author(s): Yuki Kotani
  • Journal Title: Journal of Grid Computing 6 Pages: 399-416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPU上の複数アプリケーション実行時におけるフレームレートを維持する手法の検討 (2008)
  • Author(s): 荻田章博
  • Journal Title: 平成20年度情報処理学会関西支部支部大会講演論文集 Pages: 41-42
• [Journal Article] Design and Implementation of the Smith-Waterman Algorithm on the CUDA-Comnatible GPU (2008)
  • Author(s): Yuma Munekawa
  • Journal Title: Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Bioinformatics and Bioengineering 1 Pages: 41-53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPUによる高速なコーンビーム再構成 : 円軌道装置のためのRGBAデータへの詰め込み (2008)
  • Author(s): 吉田征司
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌 : コンピューティングシステム 1 Pages: 41-53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Task Parallel Algorithm for Computing the Costs of All-Pairs Shortest Paths on the CUDA-comnatible GPU (2008)
  • Author(s): Tomohiro Okuyama
  • Journal Title: Proceedings of the 6th International Symposium on Parallel and Distributed Processing and Applications Pages: 284-291
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CUDAを用いたフロイドーワーシャル法の高速化 (2008)
  • Author(s): 奥山倫弘
  • Journal Title: 平成20年度情報処理学会関西支部支部大会講演論文集 Pages: 35-38
• [Journal Article] Fast Cone Beam Reconstruction Using the CUDA-enabled GPU (2008)
  • Author(s): Yusuke Okitsu
  • Journal Title: Proceedings of 15th International Conference on High Performance Computing Pages: 108-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Decompression Pipeline for Accelerating Out-of-Core Volume Rendering of Time-Varying Data (2008)
  • Author(s): Daisuke Nagayasu
  • Journal Title: Computers and Graphics 32 Pages: 350-362
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Resource Selection System for Cycle Stealing in GPU Grids (2008)
  • Author(s): Yuki Kotani
  • Journal Title: Journal of Grid Computing (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] OpenGLとの比較による配列アライメントのCUDA実装の検証 (2008)
  • Author(s): 宗川, 裕馬
  • Journal Title: 第8回ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集 Pages: 51-51
• [Journal Article] 統合開発環境CUDAを用いたGPUでの配列アライメントの高速化手法 (2008)
  • Author(s): 宗川, 裕馬
  • Journal Title: 情報処理学会研究報告 2008・HPC・114(印刷中)
• [Journal Article] CPUを用いたコーンビーム再構成の性能評価と精度検証 (2008)
  • Author(s): 吉田 征司
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 MI2007-104 Pages: 219-226
• [Journal Article] CUDAによる高速な逆投影処理の検討 (2008)
  • Author(s): 興津, 佑輔
  • Journal Title: 第8回ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集 Pages: 59-59
• [Journal Article] CUDAによる高速なコーンビーム再構成の実装と性能評価 (2008)
  • Author(s): 興津 佑輔
  • Journal Title: 情報処理学会研究報告 2008-HPC-114(印刷中)
• [Journal Article] CUDAを用いたCUPによる全点対最短経路問題の実装比較 (2008)
  • Author(s): 奥山, 倫弘
  • Journal Title: 第8回ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集 Pages: 58-58
• [Journal Article] CUDAによる全点対最短経路問題の高速化 (2008)
  • Author(s): 奥山 倫弘
  • Journal Title: 情報処理学会研究報告 2008-HPC-114(印刷中)
• [Journal Article] CUDAを用いた高速なモルフォロジー演算 (2008)
  • Author(s): 前野 滝授
  • Journal Title: 電子情報通信学会研究報告 2008-EVA-24(印刷中)
• [Journal Article] スケール不変な格子を生成する適応格子細分化法アプリケーションための計算量予測手法 (2007)
  • Author(s): 川崎康博, 伊野文彦, 萩原兼一
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 J90-D Pages: 2691-2703
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPGPUアプリケーションの開発を支援するための性能モデル (2007)
  • Author(s): 伊藤信悟, 伊野文彦, 萩原兼一
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌 : コンピューティングシステム 48 Pages: 235-246
  • NAID: 110006367097
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPUグリッドによる高速な塩基配列アライメント (2007)
  • Author(s): 伊野, 文彦
  • Journal Title: 情報処理学会研究報告 2007・HPC-111 Pages: 73-78
  • NAID: 110006390199
• [Journal Article] 家庭用ゲーム機を科学技術計算に駆使する (2007)
  • Author(s): 伊野, 文彦
  • Journal Title: 生産と技術 59・4 Pages: 35-37
• [Journal Article] GPGPUアプリケーションの開発を支援するための性能モデル (2007)
  • Author(s): 伊藤, 信悟
  • Journal Title: 情報処理学会:コンピューティングシステム 48・SIG13 Pages: 235-246
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPGPUアプリケーションの開発を支援するための性能モデル (2007)
  • Author(s): 伊藤 信悟
  • Journal Title: 第5回先進的計算基盤システムシンポジウム論文集 Pages: 27-34
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPUを用いたコーンビームCTのボリューム再構成を高速化する手法 (2007)
  • Author(s): 吉田, 征司
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 MI2007-20 Pages: 109-114
• [Journal Article] スケール不変な格子を生成する適応格子細分化法アプリケーションのための計算予測手法 (2007)
  • Author(s): 川崎 康博
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 J90-D・10 Pages: 2691-2703
  • Peer Reviewed
• [Presentation] GPUグリッドにおいて描画および科学計算を並行処理するための制御手法 (2009)
  • Author(s): 荻田章博, 伊野文彦, 萩原兼一
  • Organizer: 情報処理学会第110回システムソフトウェアとオペレーティング・システム研究発表会
  • Place of Presentation: 蒲郡情報ネットワークセンター
  • Year and Date: 2009-01-28
• [Presentation] GPUグリッドによる高速な塩基配列アライメント (2008)
  • Author(s): 伊野文彦, 小谷裕基, 萩原兼一
  • Organizer: 情報処理学会第111回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
  • Place of Presentation: 旭川国際会議場
  • Year and Date: 2008-07-01
• [Presentation] GPU-accelerated volume reconstruction (2007)
  • Author(s): Fumihiko Ino
  • Organizer: Joint JSPS-SNSF Seminar on Computer Aided Surgery
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2007-09-24
• [Presentation] GPIJ-accelerated volume reconstruction (2007)
  • Author(s): Fumihiko Ino
  • Organizer: Joint JSPS-SNSF Seminar on ComputerAided Surgery
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2007-09-24
• [Presentation] 汎用アクセラレータとしてGPUを駆使する試みGPGPUについて (2007)
  • Author(s): 伊野文彦
  • Organizer: サイエンティフィック・システム研究会HPCフォーラム2007
  • Place of Presentation: 汐留シティセンター
  • Year and Date: 2007-08-28
• [Remarks]
  • URL: http://www-hagi.ist.osaka-u.ac.jp/~ino/
• [Remarks]
  • URL: http://www-hagi.ist.osaka-u.ac.jp/~ino/