超並列計算機用自動並列化コンパイラに関する共同研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06044147
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 荒木 啓二郎 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (40117057)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MOHAMMAD Hag インテル, マイクロプロセッサ研究所, 主任研究員 ; ALEX Veidenb イリノイ大学, 電気工学/計算機科学科, 準教授 ; CONSTANTINE ポリクロノポーラス イリノイ大学, 電気計算機工学科, 準教授 ; 山本 和彦 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (50263439) ; 笹倉 万里子 岡山大学, 工学部, 助手 (30284087) ; 岡村 耕二 神戸大学, 総合情報処理センター, 助手 (70252830) ; 佐藤 周行 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (20225999) ; 最所 圭三 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (50170486) ; 平原 正樹 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (10192717) ; 福田 晃 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (80165282)
• Keywords: 自動並列化コンパイラ / データ分割 / 視覚化 / スケジューリング / 性能評価 / 命令レベル並列性抽出 / 中間表現 / 分散処理

Research Abstract

平成8年度は、自動並列化コンパイラのための視覚化、依存を含むループの最小実行時間を静的に見積もる手法、分散メモリ型並列計算機に対する自動並列化コンパイラ、性能指向型自動並列化コンパイラの4サブテーマを中心に研究を行なった。また、本国際共同研究のまとめを行ない、報告書を作成した。
1.自動並列化コンパイラのための視覚化システム
本研究サブテーマは、自動並列コンパイラをインタラクティブに利用することを主眼とした、並列化支援視覚化システムNaraViewを開発した。NaraViewは並列プログラムのプログラム構造、データ依存、制御依存、ソース・プログラムの4種類の構造を、三次元的に視覚化するものであり、配列化支援のためのシステムとして使われるだけではなく、自動並列化コンパイラ研究のための強力な解析ツールとしても利用可能である。
2.依存を含むループの最小実行時間の見積り
本研究サブテーマでは、スケジューリングにおいて必要となる、ループの最小実行時間の見積りに関する検討をおこない、ループを展開することなく、その最小実行時間を見積もる手法を開発した。これは、ループ・ボディのみからループ・タスク・グラフと呼ばれるタスク・グラフを作成し、各データ依存を表す辺にイタレーションごとの重複度を重さとして与え、そこからループ実行の最短経路を求めるのに線形計画法を利用したものである。実験の結果、その解は非常に高速に求まり、その計算時間はループの繰り返し数に無関係であることが分かった。
3.分散メモリ型並列計算機に対する自動並列化コンパイラ
本研究サブテーマでは、共有メモリ型並列計算機を対象とした並列プログラムを、分散メモリ型並列計算機を対象とした形に変換する自動分散化コンパイラを開発した。現在、本研究の成果の一つであるデータ分割配置の手法を、この自動分散化コンパイラに組み込み、全体として逐次プログラムを並列/分散システム上で効率良く稼働可能な並列プログラムに変換することのできる、自動並列分散化コンパイラの検討を行なっている。
4.性能指向型自動並列コンパイラの研究
本研究サブテーマでは、与えられた並列計算機と並列プログラムに対して、最大の性能が得られるような並列性抽出手順を導き出すことに焦点を置いている。そのためには、並列計算機の性能予測を安価な計算コストで行なう手法が必要であった。平成8年度には、確率過程を利用した当該手法を論文としてまとめ、さらに無効化放送型のキャッシュ・コヒーレンス・プロトコルを対象としていた当該手法を、書き込み放送型のプロトコルに適用可能となるように拡張した。
5.研究成果報告書の作成
平成6年度〜8年度の3年間にわたる本国際共同研究の研究成果をまとめ、研究成果報告書を日本語版、英語版の二種類の作成した。

Research Products

• [Publications] Kazuki Joe: "Analytic Modeling of cache Coherence Based Parallel Computers" 電子情報通信学会英文誌. E79-D,7. 925-935 (1996)
• [Publications] Tsuneo Nakanishi: "Estimating Parallel Execution of loops with Lopp-carried Dependences" Proc.Intarnational Conference on Parallel Processing. 3. 61-68 (1996)
• [Publications] Tsuneo Nakanishi: "Estimating Minimum Execution Time of Perfect Loop Nests with Loop-Carried Dependences" Proc.9th International Workshop on Language and Compiers for Parallel Computing. 352-353 (1996)
• [Publications] Mariko Sasakura: "3D Visualization of Program Structure and Data Dependence for Parallelizing Compilers and Parallel Programming" Proc.9th International Workshop on Language and Compiers for Parallel Computing. 348-349 (1996)
• [Publications] Takahiro Koita: "A Data Mapping Method to Reduce Cache Coher-ence Overhead" Proc.International Conference on Parallel and Distributed Process-ing Techniques and Applications. 2. 691-701 (1996)
• [Publications] Kazuki Joe: "Applying the Semi-Markov Memory and Cache Co-herence Interference Model to an Updating Based Cache Coherence Protocol" Lecture Notes in Computer Science. 1124. 706-713 (1996)
• [Publications] 城 和貴: "並列計算機の解析モデル" 情報処理学会誌. 37,6. 528-535 (1996)
• [Publications] 中西 恒夫: "ループ最小並列実行時間を産出する一手法" 並列処理シンポジウム'96. 57-64 (1996)
• [Publications] 笹倉 万里子: "並列化支援視覚化システムNaraViewにおけるプログラム情報の3次元表示法" 並列処理シンポジウム'96. 267-274 (1996)
• [Publications] 木和田 智子: "並列化支援のためのデータ依存の3次元視覚化" 情報処理学会HPC研究会技術報告. 63,7. 37-42 (1996)
• [Publications] 小板 隆浩: "構造解析の手法を応用した大規模負荷分散" 情報処理学会MPS研究会技術報告. 10,6. 41-48 (1996)
• [Publications] 笹倉 万里子: "並列化支援視覚化システムNaraViewにおけるビュー間の連携方法について" 情報処理学会MPS研究会技術報告. 11,2. 7-12 (1997)
• [Publications] 斎藤 哲哉: "Communication-Parallelism Graph (CPG) によるデータ自動分割手法" 情報処理学会MPS研究会技術報告. 11,4. 19-24 (1997)