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2016 Fiscal Year Annual Research Report

性能と生産性を両立するエクサスケールコンピュータ向け階層型粒子法フレームワーク

Research Project

Project/Area Number 16H02827
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

丸山 直也  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 (60532801)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横田 理央  東京工業大学, 学術国際情報センター, 准教授 (20760573)
田浦 健次朗  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90282714)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords粒子法 / 高生産性 / 可搬性 / フレームワーク / ランタイム
Outline of Annual Research Achievements

今日のペタスケールシステムの千倍の性能を目指したエクサスケールスーパーコンピュータでは、計算機アーキテクチャの質的および量的な変化が不可避であり、それに従って既存のアプリケーションの大幅な書き換えが必須となる。本研究では頻出基本数値計算手法である粒子法に着目し、アーキテクチャの変更の度にアプリケーションを変更することなく高性能を達成可能なソフトウェア基盤技術を確立することを目的として研究開発を進めた。これは、アーキテクチャ非依存にアプリケーション開発が可能なプログラミングフレームワークに基づき、並列化および性能最適化を自動化することを狙ったものである。今年度は本フレームワークの第一版としてCPUおよびGPUに対応したフレームワークを開発した。本フレームワークはC++テンプレートメタプログラミングに基づき、FMM等の階層的粒子法を簡便に記述可能なプログラミングモデルを提供する。ユーザプログラムはテンプレート展開によってCPU用の並列コードやCUDAを用いたGPU用コードへと自動的に変換されるため、対象プロセッサ用に別途プログラムを作成する必要がない。また、MPIを用いた複数ノード向け並列化もフレームワークによって自動的になされるため、単一のユーザプログラムによって単一プロセッサからスーパーコンピュータクラスの大規模システムまで統一的に動作させることが可能である。また、本フレームワークの実装には高性能を達成するためにFMMアルゴリズムの高性能実装技術に関する研究成果や軽量マルチスレッドランタイムであるMassiveThreadsが活用されており、人手による実装に近い性能が自動的に達成できている。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Tapas: An Implicitly Parallel Programming Framework for Hierarchical N-Body Algorithms2016

    • Author(s)
      Keisuke Fukuda, Motohiko Matsuda, Naoya Maruyama, Rio Yokota, Kenjiro Taura, and Satoshi Matsuoka
    • Journal Title

      2016 IEEE 22nd International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS)

      Volume: - Pages: 1100-1109

    • DOI

      http://doi.org/10.1109/ICPADS.2016.0145

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Scalable Work Stealing of Native Threads on an x86-64 Infiniband Cluster2016

    • Author(s)
      Shigeki Akiyama and Kenjiro Taura
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 24 (3) Pages: 583-596

    • DOI

      http://doi.org/10.2197/ipsjjip.24.583

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A static cut-off for task parallel programs2016

    • Author(s)
      Shintaro Iwasaki and Kenjiro Taura
    • Journal Title

      Proceedings of the 2016 International Conference on Parallel Architectures and Compilation

      Volume: - Pages: 139-150

    • DOI

      https://doi.org/10.1145/2967938.2967968

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Autotuning of a Cut-Off for Task Parallel Programs2016

    • Author(s)
      Shintaro Iwasaki and Kenjiro Taura
    • Journal Title

      Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip (MCSoC), 2016 IEEE 10th International Symposium on

      Volume: - Pages: 353-360

    • DOI

      https://doi.org/10.1109/MCSoC.2016.51

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Tapas: An Implicitly Parallel Programming Framework For Hierarchical N-Body Algorithms2016

    • Author(s)
      Keisuke Fukuda, Motohiko Matsuda, Naoya Maruyama, Rio Yokota, Kenjiro Taura, and Satoshi Matsuoka
    • Organizer
      ACM/IEEE SC16 (Posters)
    • Place of Presentation
      Salt Lake City, USA
    • Year and Date
      2016-11-15 – 2016-11-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Abstraction of Space Partitioning for Spatial Computation2016

    • Author(s)
      Shigeyuki Sato, Kenjiro Taura
    • Organizer
      情報処理学会論文誌プログラミング (PRO)
    • Place of Presentation
      キッセイ文化ホール(長野県松本市)
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-10
  • [Presentation] Critical Path Analysis for Characterizing Parallel Runtime Systems2016

    • Author(s)
      An Huynh and Kenjiro Taura
    • Organizer
      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC)
    • Place of Presentation
      キッセイ文化ホール(長野県松本市)
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-10
  • [Presentation] Performance Modeling of Task Parallel Programs2016

    • Author(s)
      Namsraijav Byambajav and Kenjiro Taura
    • Organizer
      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC)
    • Place of Presentation
      キッセイ文化ホール(長野県松本市)
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-10
  • [Presentation] A Quest for Unified, Global View Parallel Programming Models for Our Future2016

    • Author(s)
      Kenjiro Taura
    • Organizer
      Proceedings of the 6th International Workshop on Runtime and Operating Systems for Supercomputers
    • Place of Presentation
      国際交流会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-06-01 – 2016-06-01
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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