スーパーコンピュータ用自動並列化コンパイラに関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452354
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 成田 誠之助 早稲田大学, 理工学部・情報学科, 教授 (90063677)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 合田 憲人 早稲田大学, 情報科学センター, 助手 (80247212) ; 本多 弘樹 山梨大学, 工学部・電子情報工学科, 助教授 (20199574) ; 笠原 博徳 早稲田大学, 理工学部・情報学科, 助教授 (30152622)
• Keywords: 並列処理 / 並列化コンパイラ / スーパーコンピュータ / マルチプロセッサ / Fortran / スケジューリング / マクロデータフロー処理 / 粗粒度タスク

Research Abstract

主記憶共有マルチプロセッサシステム上でのFortranプログラムの並列処理では、従来よりマルチタスキングやマイクロタスキングなどの手法が用いられてきた。マルチタスキングでは、ユーザが粗粒度タスク間の並列性を指定し、OSなどが実行時にタスクをプロセッサに割り当てる方法がとられていため、ユーザによる並列性指定が困難である、OSコールなどによるスケジューリングオーバーヘッドが大きいといった問題がある。マイクロタスキングは、最も広く用いられてきたループ並列化手法であるが、イタレーション間にまたがる複雑なデータ依存やループ外への条件分岐によって並列化できないループが依然存在する。
これらに対して当研究者等は、マクロデータフロー処理手法を提案している。本手法では、コンパイラがプログラムを粗粒度タスクへ分割し、粗粒度タスクの最早実行可能条件を解析することにより粗粒度タスク間の並列性を自動抽出する。コンパイラが各ソースプログラム専用に生成したスケジューリングルーチンを用いることで、スケジューリングオーバーヘッドを抑えることができる。
また、マクロデータフロー処理を行なう場合、各データをデータ転送を最小化するよう考慮し、各プロセッサ上のローカルメモリに配置(データローカライズ)することによって、より効率の良い並列処理が可能となる。
プロトタイプマルチプロセッサシステムOSCAR上での性能評価ではマクロデータフロー処理による粗粒度タスクの有効な並列処理を確認できた。また富士通VPP-500、Alliant FX/4、KSR1等、商用マルチプロセッサシステム上での性能評価でも、マクロデータフロー処理が、従来手法であるマルチタスキングおよびマイクロタスキングに比べ高い並列性の抽出が可能であり、また低オーバーヘッドな処理を行なうことが可能で、プログラムの実行速度が向上することが確認された。

Research Products

• [Publications] 岡本 雅巳,合田 憲人,宮沢 稔,本多 弘樹,笠原 博徳: "OSCARマルチグレインコンパイラにおける階層型マクロデータフロー処理" 情報処理学会論文誌. Vol.35 No.4. 513-521 (1994)
• [Publications] 尾形 航,吉田 明正,合田 憲人,岡本 雅巳,笠原 博徳: "スタティックスケジューリングを用いたマルチプロセッサシステム上の無同期近細粒度並列処理" 情報処理学会論文誌. Vol.35 No.4. 522-531 (1994)
• [Publications] 前川 仁孝,田村 光雄,中山 功,吉成 泰彦,笠原 博徳: "直接法を用いた電子回路シミュレーションの近細粒度並列処理" 電気学会論文誌C. Vol.114-C No.5. 579-587 (1994)
• [Publications] 吉田 明正,前田 誠司,尾形 航,笠原 博徳: "Fortranマクロデータフロー処理におけるデータローカライゼーション手法" 情報処理学会論文誌. Vol.35 No.9. 1848-1860 (1994)
• [Publications] 中野 恵一,笠原 博徳: "ソ-トされたコードブックを用いた高速ベクトル量子化" 電子情報通信学会論文誌. Vol.J77-D-II No.10. 1974-1991 (1994)
• [Publications] 吉田 明正,前田 誠司,尾形 航,笠原 博徳: "Fortran粗粒度並列処理におけるDoall/シーケンシャルループ間データローカライゼーション手法" 電子情報通信学会論文誌. Vol.J78-D-I No.2. (1995)
• [Publications] 吉田 明正,前田 誠司,尾形 航,笠原 博徳: "マルチグレイン並列処理におけるデータローカライゼーション手法" 情報処理学会並列処理シンポジウム JSPP'94論文集. (1994)
• [Publications] 吉田 明正,前田 誠司,尾形 航,笠原 博徳: "マクロデータフロー処理におけるDoall/シーケンシャルループ間データローカライゼーション手法" 電気学会情報処理研究会資料. IP-94-40. (1994)
• [Publications] 尾形 航,太田 昌人,吉田明正,岡本 雅巳,笠原 博徳: "マルチプロセッサシステムOSCAR上での無同期近細粒度並列処理のためのコンパイル手法" 電気学会情報処理研究会報告. IP-94-41. (1994)
• [Publications] 前川 仁孝,高井 峰生,伊藤 泰樹,西川 健,笠原 博徳: "回路分割を用いた電子回路シミュレーションの並列化手法" 電気学会情報処理研究会報告. IP-94-44. (1994)
• [Publications] 合田 憲人,岡本 雅巳,笠原 博徳,成田 誠之助: "マクロデータフロー処理のマルチジョブ実行手法" 情報処理学会研究報告. OS-65-4. (1994)
• [Publications] 中野 恵一,笠原 博徳: "ソーテッドコードブックベクトル量子化の並列探索による高速化手法" 電子情報通信学会技術研究報告. CPSY94-42. (1994)
• [Publications] 合田 憲人,岡本 雅巳,笠原 博徳,成田 誠之助: "階層並列実行ジョブ間スケジューリング手法" 情報処理学会研究報告. ARC-111-1. (1995)
• [Publications] 根本 貴由,高井 峰生,成田 誠之助: "ヌルメッセージ法を用いた待ち行列並列シミュレータの評価" 電子情報通信学会 コンピュータシステム研究会. CPSY-2-5. (1994)
• [Publications] 合田 憲人,岡本 雅巳,笠原 博徳,成田 誠之助: "階層並列実行ジョブ間スケジューリング手法" 情処研報. ARC111-1. (1995)
• [Publications] 吉田 明正,前田 誠司,尾形 航,山下 浩一郎,笠原 博徳: "粗粒度並列処理におけるDoall/シーケンシャルループ間データローカライゼーション手法" 情報処理学会第49回全国大会. 4T-7. (1994)
• [Publications] 山下 浩一郎,安田 泰勲,宮沢 稔,笠原 博徳: "Array Subscript Bit Vector 表示によるデータ依存解析手法" 情報処理学会第50回全国大会. 1J-2. (1995)
• [Publications] 尾形 航,太田 昌人,吉田 明正,岡本 雅巳,笠原 博徳: "無同期近細粒度並列処理における並列コードスケジューリング" 情報処理学会第50回全国大会. 1J-3. (1995)
• [Publications] 吉田 明正,尾形 航,岡本 雅巳,合田,憲人,笠原 博徳: "マルチグレイン並列処理におけるデータローカライゼーションのための近細粒度タスクスケジューリング" 情報処理学会第50回全国大会. 1J-5. (1995)
• [Publications] 藤本 謙作,笠原 博徳: "自動並列化コンパイラにおけるデータプレロード・ポストストアを用いたデータ転送オーバヘッドの隠蔽" 情報処理学会第50回全国大会. 1J-7. (1995)
• [Publications] 高井 峰生,根本 貴由,成田 誠之助: "離散事象型並列シミュレータの実性能評価" 情報処理学会第49回全国大会. 1-139. (1994)
• [Publications] 林 俊成、砥坂 秀雄、志水 祐、笹本 和秀、成田 誠之助: "ネットワークを利用した語学CAIシステムの構築" 情報処理学会全国大会. 4Q-7. (1994)