2019 Fiscal Year Annual Research Report
Research on high-performance and high-dimensional numerical linear algebra applying an asynchronous task mechanism on the exascale computing era
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19H04127
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
今村 俊幸 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, チームリーダー (60361838)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 周平 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (50824421)
鈴木 厚 大阪大学, サイバーメディアセンター, 招へい准教授 (60284155)
廣田 悠輔 東京電機大学, 未来科学部, 助教 (60709765)
鈴木 智博 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (70235977)
椋木 大地 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (90742289)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | タスク並列 / データ並列 / スケジューラ / 非同期 / 条件付き・競争的タスクスケジューリング / DAG / 数値計算アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、研究計画の初年度として本基盤研究が目指す数値計算アルゴリズム由来の難スケジューリングについて調査とプロトタイプ実装による効果と問題点の絞りだしを行った。問題点は今後整理し、スケジューラプロトタイプの主要機能として実装を進める。数値計算アルゴリズム由来のスケジューリング調査について、まず、バッチスケジュール方式を中心とした、内部での細粒度パイプライン処理方式の開発と実問題でのテストを行い、スケジューリング方式の予備調査として中間結果を国際会議に発表している（高次FFTと粗密混合精度行列計算）。非同期ならびに優先度付きスケジューリングについては、本研究の中核をなす新規提案であり十分な予備調査と試験実装が行われた。特に, 既存言語であるOpenMPのtask構文とpriority句などの優先順位付けのアルゴリズムと我々が所望する数値アルゴリズムとの整合性（機能実現性・親和性・表現能力も含めて）研究を実施し国内外の研究会で報告をしている。行列分解アルゴリズムをCPU/GPUハイブリッド環境上に実装し、同実装においてpriority句によるタスクの優先順位付けにより、並列実行可能なタスクを部分的に増加できることが分かったが、その効果はさほど大きくないなどの結果を得ている。既存スケジューラの機能調査として, INRIAが開発をしているStarPUを調査し、 その内部機能や基本性能を確認した。実情は我々がDissectionで構成しているタスクスケジューラよりもオーバーヘッドが大きく定量的に20～30%の性能低下が見込まれれた. さらに既存スケジューラで活用されているDAGの表現能力についても調査し, LDU分解の限られた範囲であるが数値計算アルゴリズムにDAGの記述能力が問題にならないなど、次年度に展開する良好な調査結果を得ることができた。
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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
スケジューリングに対する調査は順調に進んでいると判断できる。研究計画段階で想定した各種アルゴリズムに対して、必要となるスケジューリング方式の調査、さらに非同期・バッチ方式など既存の処理系で想定されるタスクスケジューラの表現の力や実装系の調査も進んでいる。初年度の調査結果をさらに拡大してスケジューラプロトタイプの設計と機能実装を進めることに大きな問題はない。スケジューリング適用範囲を拡大するための新しい数値計算ソフトウェア（プロトタイプ）の作成も、調査段階からプロトタイプ実装へと進むことができる予定である。進捗が芳しくない点は、成果の公表にあり、令和元年度は２月以降の学会シーズンにコロナウィルス流行による各種学会のキャンセルなどで発表の機会を逸するなどした。平成二年度も同様の状況にあるが、学会等と連携し可能の限りバーチャルセッションでの発表などにより多くの発表へとつなげる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り、スケジューリング方式の調査、それを反映させた新しいスケジューリング方式の実現をするための仕様作成、スケジューラプロトタイプの作成、数値計算ソフトウェアへの応用と評価の順に研究を進めていく。現時点で技術的な要因による明らかな研究遅延は起こっていないが、コロナウィルスの影響による学会のキャンセル等の影響で、研究発表の場を失する事態が想定されている。実際、令和元年度は出張そのものの執行が困難であった。2月3月期の後半であったことから、未執行旅費の繰り越し申請に間に合わなかった。別途次年度執行などの予算措置により代替学会・研究会での発表を行うなど対応をとる予定である。さらに、在宅勤務を要請された研究者が本基盤研究の執行が困難にならないように配慮する。具体的にはオンラインでの研究会やクラウドリソースを活用したソフトウェアの効率的な開発を推進する。
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Research Products
(11 results)
