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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Theory and Application of Scalable Numerical Software on an O(100M) core environment

Research Project

Project/Area Number 15H02709
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

今村 俊幸  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, チームリーダー (60361838)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大井 祥栄  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 特別研究員 (10721045)
深谷 猛  北海道大学, 情報基盤センター, 助教 (30633846)
廣田 悠輔  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 特別研究員 (60709765)
椋木 大地  東京女子大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任研究員 (90742289)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords非同期アルゴリズム / 通信回避 / 超メニイコア / 自動チューニング / スレッド数自動調整 / 分割統治法 / 時空間タイリング / 時間方向並列
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、数万から数億のコアプロセッサが搭載される計算システム環境下において、過去に蓄積された高性能な数値計算サービスを新しい数学原理に基づき早期に実現することを目的とする。研究提案時の目的は次の2点i) 非同期的アルゴリズムと対比する実用上重要な通信回避アルゴリズムの研究, ii) i)を実現する上で必要となるlight-weight数値演算カーネルコードの生成法と高性能化の研究である。
初年度(2015年)は予備調査として、非同期型アルゴリズムに関する調査と軽量カーネル生成のための基礎固めを進め、次年度(2016年)は通信回避アルゴリズムやメニイコアアーキテクチャのパラメータ選択手法・実応用問題上での性能評価を進めた。
最終年度(2017年)は、1) バッチ型処理導入による処理間の依存関係と同期除去による固有値計算法の高並列戦略の実装と評価を進めた。2) 並びにタスク並列型数値計算ライブラリを効率的に記述するクラス設計によりメニイコア資源上での柔軟なタスク実行とデータ型と実行ハードウェアを同時に表現できる体系を研究した。3)さらに時空間タイリングによるメニイコア資源を効率的にスケジューリングする手法研究を進め、基盤的側面から実用面において一定の成果を得た。
数値計算ライブラリを主眼としたHPC技術の研究では、進化と変化がとどまることのない多様な計算機アーキテクチャを研究し、新しい環境下の中の新しい制約条件を定義また拡大し、当該環境での新しいソフトウェアの実現を進める。そういった意味で本研究課題は時代に沿った形で進んできたものといえる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Time-space tiling with tile-level parallelism for the 3D FDTD method2018

    • Author(s)
      Fukaya Takeshi、Iwashita Takeshi
    • Journal Title

      Proceedings of the International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPC Asia 2018),

      Volume: - Pages: 116,126

    • DOI

      10.1145/3149457.3149478

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Parallel Divide-and-Conquer Algorithm for Solving Tridiagonal Eigenvalue Problems on Manycore Systems2018

    • Author(s)
      Hirota Yusuke、Imamura Toshiyuki
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science book series

      Volume: 10777 Pages: 623, 633

    • DOI

      10.1007/978-3-319-78024-5_54

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design Towards Modern High Performance Numerical LA Library Enabling Heterogeneity and Flexible Data Formats2018

    • Author(s)
      Toshiyuki Imamura, Daichi Mukunoki, Yusuke Hirota, Susumu Yamada, Masahiko Machida
    • Journal Title

      Advances in Parallel Computing

      Volume: 32 Pages: 97,106

    • DOI

      10.3233/978-1-61499-843-3-97

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] メニーコアプロセッサにおける多軸分割を用いた3次元FFTの性能評価2018

    • Author(s)
      青木 聖陽, 今村 俊幸, 横川 三津夫, 廣田 悠輔
    • Journal Title

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      Volume: 2018-HPC-163(29) Pages: 1,7

  • [Journal Article] Knights Landing におけるTiled 3D FDTDカーネルの性能評価2018

    • Author(s)
      深谷猛,岩下武史
    • Journal Title

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      Volume: Vol.2018-HPC-164(6) Pages: 1,9

  • [Journal Article] FFTカーネルを用いたKNLでのスケーラビリティに関する調査2017

    • Author(s)
      青木 聖陽, 廣田 悠輔, 今村 俊,幸 横川 三津夫
    • Journal Title

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      Volume: 2017-HPC-161(16) Pages: 1,7

  • [Journal Article] タイルレベルの並列処理を可能とする時空間タイリング手法を用いた3次元FDTDカーネルの実装と性能評価2017

    • Author(s)
      深谷猛, 岩下武史
    • Journal Title

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      Volume: Vol.2017‐HPC‐160(35) Pages: 1,11

  • [Presentation] Performance evaluation of time-space tiling with tile-level parallelism for iterative stencil computations2018

    • Author(s)
      Takeshi Fukaya and Takeshi Iwashita
    • Organizer
      2018 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing (ATAT in HPC 2018), Tainan, Taiwan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Performance Evaluation of Tiled 3D FDTD Solver on Recent Multicore Processors2018

    • Author(s)
      Takeshi Iwashita and Takeshi Fukaya
    • Organizer
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (SIAM PP18), Tokyo, Japan
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Communication Avoiding Approach for Reduction to Tri-Diagonal, Bi-Diagonal, and Hessenberg Forms2018

    • Author(s)
      T. Imamura, Y. Hirota, S. Yamada, M. Machida
    • Organizer
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (SIAM PP18), Tokyo, Japan
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Parareal手法を用いた時間並列計算の有効性の検討,2018

    • Author(s)
      大井祥栄
    • Organizer
      科研費基盤B課題「O(1億)コア環境におけるスケーラブルな数値計算ソフトウェアの理論と応用」ワークショップ, 北海道大学情報基盤センター
  • [Presentation] メニーコア環境における高性能分割統治法ソルバの研究2018

    • Author(s)
      廣田悠輔,今村俊幸
    • Organizer
      科研費基盤B課題「O(1億)コア環境におけるスケーラブルな数値計算ソフトウェアの理論と応用」ワークショップ, 北海道大学情報基盤センター
  • [Presentation] Current Status of EigenExa, High-Performance Parallel Dense Eigensolver2018

    • Author(s)
      Toshiyuki Imamura, Yusuke Hirota, and Takeshi Fukaya
    • Organizer
      International Workshop on Eigenvalue Problems: Algorithms; Software and Applications, in Petascale Computing (EPASA 2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 次世代計算機のための数値計算ライブラリの実装技術2017

    • Author(s)
      椋木大地
    • Organizer
      日本応用数理学会三部会連携「応用数理セミナー」, 東京大学本郷キャンパス
  • [Presentation] メニーコアCPU向け高性能分割統治法アルゴリズム2017

    • Author(s)
      廣田悠輔,今村俊幸
    • Organizer
      ATμワークショッププログラム,自動チューニング研究会
  • [Presentation] 時空間タイリングを用いた反復型ステンシル計算とその応用2017

    • Author(s)
      深谷猛, 岩下武史
    • Organizer
      日本機械学会第30回計算力学講演会(CMD2017), 東大阪市
  • [Presentation] Temporal and spatial tiling technique with tile-level parallelism and its application to 3D FDTD method2017

    • Author(s)
      深谷猛, 岩下武史
    • Organizer
      Sapporo Summer HPC Seminar 2017, 札幌市
  • [Presentation] Parareal手法を用いた時間並列計算の性能評価2017

    • Author(s)
      大井祥栄
    • Organizer
      第46回数値解析シンポジウム(NAS2017), グリーンパーク想い出の森, 滋賀県高島市

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Published: 2018-12-17  

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