2016 Fiscal Year Annual Research Report
A Novel Development of Auto-tuning Technologies for Communication Avoiding and Reducing Algorithms
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16H02823
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
片桐 孝洋 名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 大道 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)
佐藤 雅彦 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80455211)
田中 輝雄 工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (90622837)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 時空間ブロッキング / 自動チューニング / 性能モデル / 通信削減 / データ同化 / スレッド並列化 / メニーコア / マルチコア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、以下の３つの観点から成果があった。
（１）通信削減を実現する時空間ブロッキングをデータ同化アルゴリズムに適用する新しい通信削減および高性能実装方式の開発を行った。また、最新スーパーコンピュータFX100を利用して提案方式の有効性を示すとともに、どのような理由から高速化が達成できたのかを明らかにした。
（２）対象プログラムの性能を決定する性能パラメタを自動的に調整し、対象プログラムの最適化を狙う、以下の自動チューニング方式に関する２点の研究を行った：（I）初期点を決め、その初期点から探索を効率良く行える、１次元のd-Splineによる線形探索の方式を提案した。データ追加をを繰り返し行うことにより、計算量を大幅に削減する新方式の提案を行った。（II）実行時間のブレに対する方式提案と実証実験を行った。
（３）アプリケーション適用の観点からの検討を行った。特に、以下の２分野のアルゴリズムの進展に関する成果があった：(I)精密に制御した弾性波・電磁波を定常的に自然・人工の構造物に照射することにより、その内部構造の物理状態を高い分解能で能動監視する技術（アクロス）で取得される観測データを解析するための高精度計算手法の開発。(II)核融合プラズマにおいて、プラズマ中で発生する抵抗性磁気流体力学(MHD)不安定性の抑制に関してMHDシミュレーションコードの研究に資する、圧力の磁力線方向の輸送項に対する陰的な時間積分法を適用するコードの開発。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、以下の項目が研究対象であった：（１）通信回避・削減（CA/CR）用高性能実装：最新鋭メニーコア型CPU環境での評価。（２）CA/CR用高性能実装：（１）で必要となる、CA/CR向き実装方式の新規開発。（３）CA/CR用の自動チューニング（AT）方式検討およびATパラメタ調査。
本年度は、通信削減を実現し、ブロック化による高性能化が達成できる時空間ブロッキングにおいて、データ同化に適用可能な新実装方式の開発ができた。さらに、時空間ブロッキングのプログラム実装で現れる性能パラメタの調査を行った。また、新しいAT方式の提案評価も行えたため、上記の（１）－（３）の項目が達成されたと判断するため。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度以降は、以下の方針で推進する：
（１）平成28年度に引き続き、CA/CR用AT開発を進める。
（２）CA/CR用高性能実装開発：平成28年度に引き続き、CA/CR通信削減方式に対応したMPI実装技術を開発する。平成28年度以降、アプリケーションへの適用評価を行いつつ、AT時間削減のATアルゴリズムの技術開発をする。
（３）AT高度化：設計済みの仕様、および平成28年度のAT方式の要素技術を取り入れたAT機能の高度化を行う。
（４）アプリケーション適用評価：平成28年度中に開発された手法を活用し、CA/CR用のAT機能の検証をする。
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[Presentation] Auto-tuning and related topics2016
Author(s)
Takahiro Katagiri
Organizer
JIFS Workshop, Innovations and co-designs of fusion simulations towards extreme scale computing
Place of Presentation
オークリッジ国立研究所（米国テネシー州オークリッジ）
Year and Date
2016-08-17 – 2016-08-19
Int'l Joint Research / Invited
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