超多重並行処理アーキテクチャと宣言型ソフトウェア方式実用化の研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02555072
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 雨宮 真人 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (90202697)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鶴田 直之 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (60227478) ; 吉田 紀彦 九州大学, 工学部, 助教授 (00182775) ; 谷口 倫一郎 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (20136550) ; 福田 晃 九州大学, 工学部, 助教授 (80165282) ; 宮野 悟 九州大学, 理学部, 助教授 (50128104)
• Keywords: 超多重並行処理 / 宣言型言語 / 関数型言語 / 超並列計算機 / 資源管理 / 負荷制御 / データフロー / マルチスレッドコントロールフロー

Research Abstract

本試験研究によって得られた成果は、主に、1.超多重並行処理アーキテクチャの設計と評価、2.宣言型言語の設計とその処理系開発の二つに分けられる。
1.超多重並行処理アーキテクチャに関しては、Datarolマシンとよぶ、データ依存に沿うマルチスレッド・コントロールフロー・プログラムを効率的に実行するプロセッサの設計を行ない、そのLSI設計データとレジスタ転送レベルのソフトウェアシミュレータを作成した。これらの設計試作によって、関数型プログラムの高並列実行性能など、方式の評価を行ないDatarolアーキテクチャ実用化可能性をを明らかにした。また、超並列マシンで問題となる資源管理・負荷制御の問題を解決する実行制御方式をDatarolマシン上で具体化し、その有効性を明らかにした。さらに、これらの研究を通して、Datarolアーキテクチャの特徴である並列実行の効率性を落さずに既存の商用プロセッサLSIチップを利用してハードウェアコスト低く押えることのできるDatarol-IIプロセッサ方式を発案した。Datarol-IIについては今後引続き研究を進め、より実用性の高い超多重並行処理アーキテクチャを基礎とする超並列マシンの開発を進めて行く。
2.宣言型言語と処理系開発に関しては、関数型言語Validを設計し、その処理系として、データフロー解析に基づくコンパイル方式を具体化した。このコンパイラは関数型言語ValidからDatarolマシンコードを抽出する。Datarolマシンコードは1.に述べたDatarolマシンで直接実行できるが、一方、本手法の応用として、関数型言語の商用並列計算機上へのコンパイラ構成方式を開発した。本方式は、データフロー解析によって抽出したDatarolコードを商用並列計算機の機械語に変換し実行させるものである。関数型プログラムでの関数本体コードを逐次化し、関数呼び出しを並行プロセスとして起動し実行する。並行処理を効率化するためのプロセス管理機構も合わせて開発した。いくつかのベンチマークプログラムによって評価を行ない、関数型プログラムを本方式によってコンパイル・実行したときの性能が、同一問題を手続き型言語(C言語)で記述し実行させたときのものと比肩できることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 渡辺 直一郎: "関数型言語Validへのオブジェクト指向的記述形式の導入とその実現方式" 情報処理学会第46回全国大会講演論文集. Vol.5. 15-16 (1993)
• [Publications] 鄭 基泰: "並列構文解析アルゴリズムの密結合マシン上への実装" 情報処理学会第46回全国大会講演論文集. Vol.3. 83-84 (1993)
• [Publications] 山元 規靖: "画像処理用超並列プロセッサAMPにおける連結成分のラベル付とその評価" 情報処理学会第46回全国大会講演論文集. Vol.2. 111-113 (1993)
• [Publications] 西本 哲: "Datarolマシンにおける手続き型言語の実行方式の提案ーPascal to Validトランスレータの開発ー" 情報処理学会第46回全国大会講演論文集. Vol.5. 39-41 (1993)
• [Publications] 高橋 英一: "データフロー解析に基づく関数型言語Validの並列化コンパイラ" 情報処理学会「並列処理シンポジウムJSPP'93」. (1993)
• [Publications] 星出 高秀: "Datarolマシンにおける並列展開戦略" 情報処理学会「並列処理シンポジウムJSPP'93」. (1993)
• [Publications] 鶴田 直之: "ニューラルネットワークを用いたエッジ検出のスケール自動調整" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.2. 105-106 (1992)
• [Publications] 中藤 哲也: "priority controlを用いた並列談話処理モデル" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.3. 207-208 (1992)
• [Publications] 鶴田 直之: "超並列画像理解システムICE(Image Centered)Systemについて" 九州大学総合理工学研究科報告. 14-2. 237-244 (1992)
• [Publications] 鶴田 直之: "超並列画像理解システムICE(Image Centered)Systemについて" 第6回人工知能学会全国大会講演論文集. Vol.2. 593-596 (1992)
• [Publications] 久保山 哲二: "モデル生成法に基づく並列定理証明システムの改良" 第6回人工知能学会全国大会講演論文集. Vol.1. 91-94 (1992)
• [Publications] 峯 恒憲: "意味の強さの概念を用いた並列意味解析" 第6回人工知能学会全国大会講演論文集. Vol.2. 571-574 (1992)
• [Publications] M.Amamiya: "A Design Principle of Massively Parallel Distributed-Memory Multiprocessor Architecture" Dataflow Workshop,The 19th ISCA. (1992)
• [Publications] 鶴田 直之: "超並列画像理解システムICE(Image Centered)Systemについて" 画像の認識・理解シンポジウムMIRU'92. Vol.1. 73-80 (1992)
• [Publications] 趙 栄文: "画像処理用超並列プロセッサAMPにおけるSimplified Stream Bufferの実現" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.6. 123-124 (1992)
• [Publications] 井上 隆仁: "純関数的実行環境における構造データ処理" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.4. 215-216 (1992)
• [Publications] 星出 高秀: "Datarolマシンの資源管理に関する考察" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.4. 115-116 (1992)
• [Publications] 河内 久和: "Datarolマシンでの高階関数および遅延評価の実装方式" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.4. 117-118 (1992)
• [Publications] 三浦 雅弘: "関数型言語の並列実行環境" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.5. 59-60 (1992)
• [Publications] 山元 規靖: "画像処理用超並列プロセッサAMPのプログラミング言語Valid-Aの拡張について" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.5. 63-64 (1992)
• [Publications] 松尾 仰志: "画像処理用超並列プロセッサAMPにおける図形認識法とその評価" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.2. 255-256 (1992)
• [Publications] 古賀 靖信: "PDPモデルに基づく画像理解システム:ICE System" 情報処理学会第44回全国大会講演論文集. Vol.2. 103-104 (1992)
• [Publications] 川野 哲生: "Datarolアーキテクチャにおけるスレッド実行機構に関する考察" 電子情報通信学会技術研究報告オペレーティングシステム研究会. 56-11. 81-88 (1992)
• [Publications] 峯 恒憲: "強さの概念を用いた並列意味解析" 電子情報通信学会技術研究報告人工知能研究会. 92-40. 27-34 (1992)
• [Publications] S.Kusakabe: "Parallelism Control Scheme in A Dataflow Architecture" Proc.of CONPAR'92/VAPP V,Springer-Varlag LNCS. 634. 743-748 (1992)
• [Publications] S.Kusakabe: "Parallelism Control and Storage Management in Datarol PE" Proc.IFIP World Congress. Vol.1. 535-541 (1992)
• [Publications] 渡辺 直一郎: "超並列実行環境下におけるニューラルネットワークのプログラミング" 電子情報通信学会技術研究報告ニューロコンピューティング研究会. 92-230. 1-8 (1992)
• [Publications] 川野 哲生: "スレッド実行機構を導入したDatarolアーキテクチャについて" 情報処理学会第45回全国大会講演論文集. Vol.6. 125-126 (1992)
• [Publications] 星出 高秀: "Datarolマシンの資源管理方式に関する検討ープロセス状態検出方法と状態変化制御機構ー" 情報処理学会第45回全国大会講演論文集. Vol.6. 127-128 (1992)
• [Publications] 高橋 英一: "密結合マシン上での関数型言語のデータフロー解析に基づくインプリメント" 情報処理学会第45回全国大会講演論文集. Vol.5. 75-76 (1992)
• [Publications] 中藤 哲也: "概念の活性と概念間の結合の強さを用いた並列意味解析" 情報処理学会第45回全国大会講演論文集. Vol.4. 115-116 (1992)
• [Publications] 赤木 琢磨: "超並列プロセッサAMPにおけるニューラルネットワークの最適実行" 電気関係学会九州支部第45回連合大会講演論文集. 668-668 (1992)
• [Publications] 鶴田 直之: "ICE(Image Centered)Systemにおける協調処理" 日本非破壊検査協会研究会005特別研究委員会資料. 23-29 (1992)
• [Publications] 高橋 英一: "データフロー解析に基づく関数型言語Validの並列化コンパイラ" 九州大学大学院総合理工学研究科報告. 14-4. 403-410 (1992)
• [Publications] R.Taniguchi: "A Distributed-Memory Multi-Thread Multiprocessor Architecture for Computer Vision and Image Processing:Optimized Version of AMP" Proc.of 26th Annual Hawaii Int.Conference on System Sciences. Vol.1. 151-160 (1993)
• [Publications] 日下部 茂: "マルチエージェントシステム記述言語New Validによるロボットの動作記述" 自律分散システム・シンポジウム資料. 131-136 (1993)
• [Publications] 高橋 英一: "データフロー解析に基づく関数型言語Validの並列化コンパイラ" 電子情報通信学会技術研究報告コンピューテーション研究会. (1993)
• [Publications] 山元 規靖: "自律型非同期超並列プロセッサAMPにおける画像処理アプリケーションの記述と評価" 情報処理学会研究報告コンピュータビジョン研究会. (1993)