受信メッセージ予測に基づく高性能マルチコンピュータの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380135
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 馬場 敬信 宇都宮大学, 工学部, 教授 (70092616)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉永 努 電気通信大学, 大学院情報システム学研究科, 助教授 (60210738) ; 大津 金光 宇都宮大学, 工学部, 助手 (00292574) ; 横田 隆史 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (90334078) ; 長谷川 まどか 宇都宮大学, 工学部, 助手 (80322014) ; 加藤 茂夫 宇都宮大学, 工学部, 教授 (00143529)
• Keywords: 受信メッセージ予測 / 高性能計算機システム / 動的最適化 / 投機的処理

Research Abstract

本年度は、研究計画に沿って、受信メッセージの予測方式の検討を重ね、直前メッセージの使用、及びマルコフモデルによる予測、の2つのアルゴリズムが、有効性と実現可能性の点から特に有効であるとの見通しを得た。これらのアルゴリズムを共有メモリ型並列計算機とワークステーションクラスタ上の標準メッセージ通信ライブラリMPIに実装し、NAS Parallel Benchmarkに適用した結果、最大で約7%の性能向上が得られることを実証した。この成果は、現在投稿中である。
さらに、本年度は、これら受信メッセージ予測技術を包含する形で、予測と動的最適化を柱とする高性能マルチコンピュータの研究を行った。本コンピュータにおいては、ノード間のメッセージ通信の動的最適化のみならず、個々のノード内処理の動的最適化をも同時一体的に行うという、極限までの動的最適化を目指す。また、これらの動的最適化を実現する母体として、可塑的なハードウェアを導入し、ソフトウェア・ハードウェアともに動的可変な柔構造計算機システムを実現するとともに、その制御をメタレベルの計算原理により行う。メタレベル計算原理とは、我々の造語であり通常のノイマン型計算原理に対して、メタなレベルからその実行を観察し、動的な最適化を行って、より最適な姿にする仕組みを指す。
本研究の土台となる研究としては、受信メッセージ予測技術とともに、投機的なコヒーレンス制御の研究、バイナリレベルマルチスレッド化の研究(PDCS2002国際会議でBest Paper Award受賞,11.参照)が、ハードウェア化の検討、ソフトウェアシステムの検討に際して、重要な役割を果たしている。
我々としては、この「メタレベル計算原理に基づく柔構造計算機システム」の研究開発を進めるととにより、世界最先端の高性能計算機システムを実現したいと考えている。

Research Products

• [Publications] 大津金光, 小野喬史, 横田隆史, 馬場敬信: "バイナリレベルマルチスレッド化コード生成手法とその評価"情報処理学会論文誌. Vol.44,No.SIG-1. 70-80 (2003)
• [Publications] K.Ootsu, T.Ono, T.Yokota, T.Baba: "A Methodology of Binary-Level Multithreading and its Preliminary Evaluation"IASTED International Journal of Parallel and Distributed Systems and Networks. (採録予定). (2003)
• [Publications] 古川文人, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "CC-NUMA型並列計算機ノードのSOC化に関する考察"情報処理学会論文誌. Vol.43,No.8. 2832-2835 (2002)
• [Publications] K.Ootsu, T.Ono, T.Yokota, T.Baba: "Application of Binary-Level Multithreadling to the SPEC Benchmark"Proceeding of the Sixth Workshop on Multithreaded Execution, Architecture and Compilation(MTEAC-6). 43-48 (2002)
• [Publications] K.Ootsu, T.Ono, T.Yokota, T.Baba: "A Methodology of Binary-Level Multithreading and its Preliminary Evaluation"Proc. Fourteenth IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems(PDCS 2002). 797-802 (2002)
• [Publications] T.Yokota, M.Nagafuchi, Y.Mekada, T.Yoshinaga, K.Ootsu, T.Baba: "Real-time Medical Diagnosis on a Multiple FPGA-based System"Proc. 12th International Conference on Field Programmable Logic and Applications(FPL 2002). LNCS2438. 1088-1091 (2002)
• [Publications] T.Yokota, M.Nagafuchi, Y.Mekada, T.Yoshinaga, K.Ootsu, T.Baba: "A Scalable FPGA-based Custom Computing Machine for a Medical Image Processing"Proc. 10th Annual IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines(FCCMO2). 307-308 (2002)
• [Publications] F.Furukawa, K.Ootsu, T.Yokota, T.Baba: "Spec-all : Aggressive Read/Write Access Speculation Method for DSM Systems"6th International Workshop on Innovative Architecture for Future Generation High-Performance Processors and Systems (IWIA03). (2003)
• [Publications] 大津金光, 小野喬史, 横田隆史, 馬場敬信: "バイナリ変換によるマルチスレッド化コード生成手法とその評価"並列処理シンポジウム(JSPP2002). 261-268 (2002)
• [Publications] 古川文人, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "投機的コヒーレンス制御を行うDSMシステムの初期評価"並列処理シンポジウム(JSPP2002). 183-184 (2002)
• [Publications] 武田有志, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "指差し操作で家電サービスを連携するインタフェースエージェントとその提示方式"情報処理学会情報家電コンピューティング研究グループ第4回研究報告. 2002-IAC-4. 23-28 (2002)
• [Publications] 武田有志, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "家電環境で状況に応じた連携サービスを提示するインタフェースエージェント"情報処理学会研究報告. Vol.2002,No.111. 17-24 (2002)
• [Publications] 野中雄一, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "パスプロファイルによるホットパス検出とオーバーヘッドの評価"情報処理学会研究報告2002-ARC-149. Vol.2002,No.81. 103-108 (2002)
• [Publications] 乗貞由華, 鈴木圭介, 多田野陽介, 古川文人, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "投機的コヒーレンス制御にともなうネットワークトラフィックの評価"情報処理学会研究報告2002-ARC-149. Vol.2002,No.81. 109-114 (2002)
• [Publications] 青木政人, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "マルチスレッド化のためのサンプリング情報に基づくホットループ検出"情報処理学会研究報告(HOKKE2003). (発表予定). (2003)
• [Publications] 馬場敬信, 横田隆史, 大津金光: "YAWARA:メタレベル計算原理に基づく柔構造計算機システム-概要-"情報処理学会第65回全国大会 6G-1. (2003)
• [Publications] 横田隆史, 大津金光, 馬場敬信: "YAWARA:メタレベル計算原理に基づく柔構造計算機システム-ハードウェア構成-"情報処理学会第65回全国大会 6G-2. (2003)
• [Publications] 大津金光, 斉藤盛幸, 高済健吾, 横田隆史, 馬場敬信: "YAWARA:メタレベル計算原理に基づく柔構造計算機システム-ソフトウェア構成-"情報処理学会第65回全国大会 6G-3. (2003)
• [Publications] 横田昌之, 安濃隆弘, 佐藤智一, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "バイナリ変換による投機的マルチスレッド化方式の検討"情報処理学会第65回全国大会 3ZA-1. (2003)
• [Publications] 加藤文彦, 野中雄一, 青木政人, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "一時的プロファイルによるホットパス検出法の精度とオーバーベッドの検討"情報処理学会第65回全国大会 5Z-6. (2003)
• [Publications] 中村義彦, 須藤重, 峰正高, 鈴木康弘, 六本木陵, 武田有志, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "フロアプランCADのための階層型マルチェージェントシステム-システムアーキテクチャー-"情報処理学会第65回全国大会. (2003)
• [Publications] 六本木陵, 武田有志, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信, 中村義彦, 須藤重, 峰正高, 鈴木康弘: "フロアプランCADのための階層型マルチェージェントシステム-エージェントの動作機構-"情報処理学会第65回全国大会. (2003)
• [Publications] 服部晃和, 横田隆史, 大津金光, 古川文人, 馬場敬信: "グリッド環境を対象としたログベース・フォールトトレランス手法の提案"情報処理学会第65回全国大会 3ZB-8. (2003)
• [Publications] 高済健吾, 横田隆史, 大津金光, 馬場敬信: "投機的なハードウェア処理を行うシステムのSpecCによる性能評価"情報処理学会第65回全国大会 3ZA-3. (2003)
• [Publications] 鈴木圭介, 多田野陽介, 乗貞由華, 古川文人, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "投機的にコヒーレンス制御を行うDSMシステムの性能評価"情報処理学会第65回全国大会 3ZA-2. (2003)
• [Publications] 横田隆史, 須賀弘一, 大津金光, 馬場敬信: "動的最適化のためのCPUマイニングの試み"情報処理学会第65回全国大会 6G-4. (2003)
• [Publications] 馬場敬信: "コンピュータアーキテクトのひとりごと"東芝ITソリューション(株)社内報「アドバンス」. No.10. 4-13 (2002)
• [Publications] 馬場敬信: "並列計算機による高性能コンピューティングに向けて"電子情報通信学会東京支部地域フォーラム予稿. 1-19 (2002)