2016 Fiscal Year Research-status Report
GPGPUを用いた超高速疑似乱数発生法に関する研究
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16K00180
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
吉田 等明 岩手大学, 教育学部, 教授 (00220666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川村 暁 岩手大学, 情報基盤センター, 准教授 (40347919)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 最新情報の調査研究 / GPUアーキテクチャ / CUDAプログラミング / GPUの世代別比較 / パラメータ見直し / 堅牢性の向上 / スーパーコンピュータ利用の準備 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本格的な研究は，平成29年5月に最新のGPUを装備したワークステーションを導入してからになるが，その準備として，平成29年2月20日に購入した専門書籍5冊，インターネットからダウンロードした関連資料７編を元に，この分野の最新情報を調査研究した。その調査研究を元にして，専門的な資料（カラー，Ａ４版，26ページ，平成29年4月3日印刷，非公開）を作成し，共同研究者及び研究に参加する学生へ配布した。今後の研究の際に役立つ，重要な資料になると期待している。具体的な調査内容は以下の通りである。
①GPUアーキテクチャ ②CUDAによるプログラミング ③CUDAツールキットの更新履歴 ④GPUとCPUの比較 ⑤製品比較：GPUアクセラレータ，開発キット，NVIDIA製品比較，特にGPUの詳細な仕様の世代別比較 ⑥用語集 ⑦参考文献
最先端のGPUで世界最高速レベルの疑似乱数発生を目指すという研究の性格上，第一のターゲットを最新のPascalアーキテクチャにおいている。我々が従来から研究しているアーキテクチャとの比較研究から，Pascalではレジスタファイルが3倍以上，メモリも大幅に増えていることなどを確認することができた。調査結果からの予想では，これまでの疑似乱数発生プログラムに手を加えなくとも，スレッド数を増やすことで従来よりも３倍程度高速化できるのではないかと予想している。またプログラムやアルゴリズムの最適化によって更なる高速化が期待できるものと考えている。
また従来の疑似乱数発生プログラムで使用していたパラメータの見直しによる堅牢性の向上を実施するとともに，NIST SP800-22による乱数テストをより高速な東北大学サイバーサイエンスセンター大規模科学計算システムで実行できるように準備を行った。
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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
ワークステーションの導入時期が平成29年5月のため，交付申請時の計画は，文献調査，アルゴリズムの最適化（パラメータの改善）などに設定した。
(1)文献調査やGPUアーキテクチャの世代別比較が終了し，成果物として専門的な資料（カラー，Ａ４版，26ページ，未公開）を作成した。現在，それを基にして研究を行っている。
(2)パラメータの改善によって堅牢性が増すことが判明したため，今後のシミュレーション実験に生かすことができる。
(3)これまでの計算機ではなく，東北大学サイバーサイエンスセンター大規模科学計算システムを用いて乱数テストが実施可能なように，利用手続きや環境整備を行った。今後は研究のスピードアップが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
GPUの各アーキテクチャ毎に，倍精度浮動小数点演算と固定小数点演算の双方で疑似乱数発生実験を行い，これまでのアルゴリズムの見直しを行い，さらなる高速化と長周期化を実現する。また，GPUのCUDAコア，レジスタファイル，共有メモリ，L2キャッシュ，基本クロックなどの性能と疑似乱数発生アルゴリズムの動作速度がどう関わっているのかについて，実験結果を元にした仮説を構築する。
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| Causes of Carryover |
申請段階では，２台のワークステーションを28年度と29年度に分けて導入する予定であった。しかし，最新のアーキテクチャを持つGPUは価格が上昇しており，２台購入することは価格的に困難になってしまった。このため，28年度中に予算執行できなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ワークステーションの費用に充てる。
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