Development of efficient arbitrary precision numerical linear computation library optimized for multi-core CPUs

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K11843
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60090:High performance computing-related
• Research Institution: Shizuoka Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Kouya Tomonori 静岡理工科大学, 情報学部, 教授 (80319152)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 多倍長精度浮動小数点演算 / 基本線形計算 / 最適化 / SIMD / OpenMP

Outline of Final Research Achievements

We have developed our original fast basic linear computation library supporting multiple-precision floating-point arithmetic, and already published it as open-source project. That includes multi-component-way fixed-precision arithmetic and optimized routines using AVX2, and multi-digit-way arbitrary precision arithmetic using C-native function call which can reduce overhead due to C++ class. For matrix multiplication, the Ozaki scheme and the Strassen algorithm have been implemented, so we have observed that the Ozaki scheme can be more efficient than Strassen algorithm in middle-precision arithmetic, and already published it as the international proceeding paper.

Free Research Field

高性能計算

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の開発した多倍長精度最適化基本線形計算ライブラリは，標準的な多倍長精度線形計算ライブラリよりも高速であり，OpenMP, AVX2, 尾崎スキーム，Strassenアルゴリズムといった，あらゆる最適化手法を取り入れている。よって，大規模な悪条件問題をより高速に解くことができ，スーパーコンピュータからコンシューマ向けのノートパソコンまで利用することができるものである。Pythonモジュールとしても実験的に実装しており，深層学習結果の検証や，可視化ツールとの連携も可能であり，敷居の高い多倍長精度計算環境をカジュアルに，高価な商用ソフトウェアを介することなく利用できる。