2014 Fiscal Year Annual Research Report
メニーコアプロセッサ向け高性能アプリケーション開発フレームワークの研究
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26280044
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中島 浩 京都大学, 学術情報メディアセンター, 教授 (10243057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩下 武史 北海道大学, 情報基盤センター, 教授 (30324685)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 並列処理 / メニーコアプロセッサ / プログラム変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の柱である以下の３つの高速化要素技法について、具体的なアプリケーションに基づくケーススタディを実施した。
(1)cache-awareコード：FDTD法を対象に開発した時空間タイリングを、有限積分法による超音波伝搬解析に適用し、メニーコアプロセッサでは最内ループに対するloop-splittingを適用した上でタイリングを施すことが有効であることを明らかにした。またPIC法によるプラズマシミュレーションコードのためのcache-awareな粒子ソート法を考案し、予備的な検証によってその有効性を確認した。
(2)SIMD化ループ：クリロフ部分空間法による線形ソルバーについて、ブロック化したCRS形式とIC分解前処理によるSIMD化の有効性を確認するとともに、メニーコアプロセッサについてはより高度なSIMD化が必要であることを明らかにした。またPIC法によるプラズマシミュレーションコードに対して、間接参照を排除したSIMD化可能なループ構成法を考案し、大幅な性能向上が得られることを明らかにした。
(3)通信遅延隠蔽・削減：有限積分法による超音波伝搬解析を対象として、3次元分割された部分領域の計算と境界通信を5フェーズに分けて実施することで、計算と通信のオーバーラップを行う方法について、実装の基本検討を行った。またPIC法によるプラズマシミュレーションコードを対象として、粒子移動通信の回数削減と粒子ソートの組み合わせについて実装の基本検討を行った。
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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
cache-awareコードとSIMD化ループについては、基本的なアイデアの有効性を具体的なアプリケーションを対象として検証し、特にPIC法によるプラズマシミュレーションコードについて予想を上回る大幅な性能向上が得られることを明らかにした。またこれらについて、学術論文１編と国際会議論文３編を発表し、5件の招待講演も行った。一方、通信遅延隠蔽・削減については、実装の基本検討に留まり、性能評価を通じた有効性の確認・検証には到っていない。またクリロフ部分空間法の線形ソルバーについては、メニーコアプロセッサでの絶対的な性能が必ずしも満足できるレベルには達しておらず、フラグメント分子軌道計算についてはデータ構造の根本的改善の必要性が見出された。
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| Strategy for Future Research Activity |
有効性が検証できた要素技法については、これまでに設計・開発したコードをベースとして、アプリケーションコード全体に対する適用実験と評価を行う。通信隠蔽・削減については、まずFDTD法を対象としてメニーコアプロセッサ向けのコード開発と適用実験を行い、その結果に基づいて有限積分法による超音波伝搬解析への適用を進める。クリロフ部分空間法の線形ソルバーとフラグメント分子軌道計算については、SIMD化に適したデータ構造の見直しを行う方向で高速化の方法を再検討する。
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| Causes of Carryover |
国際学術雑誌Computers and Electrical Engineeringに採択された論文の掲載料として執行することを予定していたが、論文の掲載が平成２７年度に持ち越されたため執行できなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の論文の掲載料として使用する予定である。
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Research Products
(7 results)
