2012 Fiscal Year Annual Research Report
実行時自動チューニング機能付き疎行列反復解法ライブラリのエクサスケール化
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24300004
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
片桐 孝洋 東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (40345434)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 輝雄 工学院大学, 情報工学部, 教授 (90622837)
黒田 久泰 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (60323507)
岩下 武史 京都大学, 学術情報メディアセンター, 准教授 (30324685)
佐藤 雅彦 核融合科学研究所, 核融合科学研究所, 助教 (80455211)
大島 聡史 東京大学, 情報基盤センター, 助教 (40570081)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 自動チューニング / 実行時最適化 / Xabclib / OpenATLib / 疎行列反復解法 / エクサスケールコンピューティング / ハイブリッドMPI / 非均質計算機 |
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| Research Abstract |
疎行列反復解法ライブラリにおいて、エクサスケール環境に適用できる実行時自動チューニング(AT)技術の方式開発を、以下のグループごとに研究を進めた。
〈AT方式開発グループ〉では、疎行列反復解法ライブラリXabclibのMPI化のための設計検討を終了した。疎行列-ベクトル積(SpMV)における効果的なAT方式を提案した。前処理方式について、実行時に有効となる方式を自動選択するAT方式の提案を行った。標本点逐次追加型性能パラメタ推定法を、既存のAT言語のpp-OpenATへ実装しSpMVへの適用評価を行った。ATによるオーバヘッドを無視する程度まで抑えられることを検証した。BLASレベルの演算チューニングとATについて、Strassenアルゴリズムへの適用を行い、最適な再帰段数をATする方式を開発し性能評価を行った。
〈数値計算ライブラリ適用グループ〉では、SpMVの高効率GPU実装の一環として、様々な疎行列格納形式に対してGPU向けSpMVの実装を行い、多数の疎行列で性能評価を行った。計算性能と消費電力情報に基づき、消費電力を最適化する線形数値計算ライブラリの実装と評価を行った。BLASレベル1相当の基本数値演算を行うライブラリをSIMD命令(SSEとAVX)とOpenMPを用いて作成した。東京大学情報基盤センターのFX10を用いて大規模なSpMVを行うライブラリの開発を行った。
〈アプリケーション適用グループ〉では、一流体モデルにPhysics-based preconditioningと同様の手法を適用した数値アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムを用いることで、速いホイッスラー波に対してもクリロフ法の収束の加速が可能となり、かつXabclibを適用できるようになる。高周波電磁場解析の分野で最も広く用いられている解析手法である3次元FDTD法に関し、冗長な計算を伴わない時空間タイリングの実現によりキャッシュヒット率を向上させる手法の開発を行った。同手法における性能パラメタのタイル形状、タイル上の更新タイムステップ数をATする方法について研究を行った。
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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
本年度の主目的は、自動チューニング機能付き数値計算ライブラリXabclibにおいて、エクサスケールコンピューティングに向けたハイブリッドMPI実行を行うためのMPI化の目途を立てることにある。本年度において、MPI化のための実装と設計の目途を立てることができた。したがって、当初予定した計画通り、おおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通りに、平成25年度中にXabclibのMPI化の実装(プロトタイピング)を行う。また、MPI化されハイブリッドMPI化されたXabclibの性能評価を行う。このことで、エクサスケールコンピューティングに向けたAT方式の研究開発を進める。
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