バイナリレベル複数スレッド化による計算機の高速化に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14780186
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 大津 金光 宇都宮大学, 工学部, 助手 (00292574)
• Keywords: バイナリ変換 / マルチスレッド化処理 / 実行時最適化 / 投機実行 / スレッドパイプライニング

Research Abstract

本年度は、研究計画に沿って、単一スレッドコードを複数スレッドコードへバイナリレベルで自動変換することでマルチスレッドプロセッサの性能を引き出すことを目標とするソフトウェアシステムのプロトタイプの開発、特に、マルチスレッド化を行なうバイナリ変換処理系の基本部分と、それと協調して機能する実行時支援システムの開発を行なった。
また、本研究で提案するバイナリレベルでのマルチスレッド化手法の有効性を検証するため、複数スレッド実行が可能な命令駆動アーキテクチャシミュレータを中心とした評価環境の整備を行ない、SPEC95ベンチマークを対象とした初期的な評価を行なった。本年度は、まだ自動変換処理系が完成に到っていないため、同等の変換アルゴリズムを手動により実現して作成したバイナリを用いて評価を行なった。その結果、浮動小数点演算系のアプリケーションに対しては、マルチスレッドプロセッサのスレッド処理ユニットの台数に応じた高速化が達成可能であることが明らかになったが、一方で整数演算系アプリケーションに対しては、その高速化の幅が小さく、台数に応じた高速化が達成困難であることが明らかになった。
この結果を受けて、整数演算系アプリケーションにおいても高速化を達成するため、投機的マルチスレッド実行モデルを活用したマルチスレッド化の検討を行ない、その変換アルゴリズムの開発に着手した。
また、本年度は実行時支援システムについて、サンプリング手法とパスプロファイル手法を併用した方法を用いてアプリケーション実行中にどの部分が最適化の効果が最も現れるかを自動的に判定する実験を行ない、その初期的な成果を公表した。

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. (採録決定). (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 Multithreading 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. 797-802 (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. (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] 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ト化方式の検討"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ヘッドの検討"情報処理学会第65回全国大会5Z-6. (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)