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大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 10680336
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算機科学
研究機関東京大学

研究代表者

清水 謙多郎  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)

研究分担者 中村 周吾  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (90272442)
池口 満徳  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (60261955)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2000年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1999年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1998年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング / 分子動力学計算 / 計算化学 / 大規模並列計算機 / 科学技術計算 / 分子動力学シミュレーション / 空間分割法 / 大規模並列システム / マスタ / スレープ方式
研究概要

本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成される。システムはそのサブタスクの内容に従ってプロセッサの割り当て(スケジューリング)を行う。サブタスクの定義は、物理的なハードウェア構成とは独立であり、また、サブタスク間の通信も実行時にプロセッサ間の通信(MPIの通信命令)に変換される。分子動力学計算のプログラムを、Parsleyを用いて実現し、日立SR2201(プロセッサ数125台)上で実行して、従来の空間分割法と実行時間を比較したところ、空間分割法に比べて3.8倍の高速化を達成した。また、COMPAQ DS20クラスタ(プロセッサ数16台)では、10倍以上の高速化を達成した。このような性能を得るのに、プログラムの変更は、まったく必要とせず、Parsleyの動的なスケジューリング機能が、ハードウェア環境に十分適応できることを示すことができた。さらに、上記の計算機やワークステーションから構成される異種分散環境においても、プログラムの変更なしに、プロセッサを有効に利用し、高い性能が得ることができることを示した。本研究では、タスク間の依存関係に繰り返し構造がある場合、過去の実行履歴をもとにタスクの優先度を自動的に調整する、新しい機構を開発した。この機構により、プロセッサの利用率を通常の動的なプロセッサ割当てに比べて、35〜55%向上させることができた。本研究で開発したシステムのソースプログラムは一般に公開している。

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (31件)

  • [文献書誌] 中村周吾: "Parallel algorithm for efficient calculations of second derivatives of conformational energy function in internal coordinates"Journal of Computational Chemistry. 18. 1716-1723 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 関嶋政和: "Parsley : A scalable framework for dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems"Proceedings of the 11th IASTED International Conference Distributed Computing and Systems. 800-805 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 関嶋政和: "サブタスク間の依存関係に基づくスケジューリング機構を備えた並列プログラミング環境の開発"情報処理学会論文誌プログラミング. 41,SIG2. 65-77 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 関嶋政和: "A parallel programming environment with dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems"Proceedings of the International Conference on Parallel and Distributed Computing Systems. 348-354 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mulan Zhu: "A nonblocking group membership protocol for large-scale distributed systems"IEICE Transactions on Information and Systems. E83-D,2. 177-189 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高崎慎也: "Scheduling policy and mechanism of Parsley parallel programming environment"Proceedings of the IASTED 11th International Conference Distributed Computing and Systems. 605-610 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水謙多郎: "エンサイクロペディア情報処理2000-2001"情報処理学会,オーム社. 57 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shugo Nakamura, Mitsunori Ikeguchi and Kentaro Shimizu: "Parallel algorithm for efficient calculations of second derivatives of conformational energy function in internal coordinates"Journal of Computational Chemistry. 18. 1716-1723 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masakazu Sekijima, Shugo Nakamura, Mitsunori Ikeguchi and Kentaro Shimizu: "Parsley : A scalable framework for dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems"Proceedings of the 11th IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems. 800-805 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masakazu Sekijima, Shinya Takasaki, Shugo Nakamura, Mitsunori Ikeguchi and Kentaro Shimizu: "Parsley : A scalable framework for dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems"Information Processing Society of Japan Transactions of Programming, SIG2 (PRO6). 65-77 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masakazu Sekijima, Shinya Takasaki, Shugo Nakamura, Mitsunori Ikeguchi and Kentaro Shimizu: "A parallel programming environment with dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems"Proceedings of the ISCA International Conference on Parallel and Distributed Computing Systems. 348-354 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mulan Zhu and Kentaro Shimizu: "A nonblocking group membership protocol for large -scale distributed systems"IEICE Transactions on Information and Systems, E83-D. 2. 177-189 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinya Takasaki, Masakazu Sekijima, Shugo Nakamura, Mitsunori Ikeguchi and Kentaro Shimizu: "Scheduling policy and mechanism of Parsley parallel programming environment"Proceedings of the IASTED 11th International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems. 605-610 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kentaro Shimizu: "Encyclopedia on Information Processing"Information Processing Society of Japan, Chapter. 11. 423-479 (2000)

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    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 関嶋政和: "サブタスク間の依存関係に基づくスケジューリング機構を備えた並列プログラミング環境の開発"情報処理学会論文誌プログラミング. 41,SIG2. 65-77 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 関嶋政和: "A parallel programming environment with dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems"Proceedings of the International Conference on Parallel and Distributed Computing Systems. 348-354 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 高崎慎也: "Scheduling policy and mechanism of Parsley parallel programming environment"Proceedings of the IASRED 11th International Conference Distributed Computing and Systems. 605-610 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 門田幸二: "マイクロアレイを用いた発現データベース構築とデータマイニング"Molecular Medicine. 37,10. 1186-1194 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 池口満徳: "Molecular dynamics study on hydrophobic effects in aqueous urea solutions"Journal of the American Chemical Society. 123,4. 677-682 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 繁田聡一: "Access route control by extended key/lock scheme"International Journal of Computer Systems, Science and Engineering. (発表予定).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M. Zhu: "A Nonblocking Group Membership Protocol for Large-Scale Distributed Systems"IEICE Transactions on Information and Systems. (発表予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 関嶋政和: "サブタスク間の依存関係に基づくスケジューリング機構を構えた並列プログラミング環境の開発"情報処理学会論文誌プログラミング. (発売予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M. Sekijima: "Parsley : A scalable framework for dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems"Proc. of 11th Int. Conf. Parallel and Distributed Computing and systems. 800-805 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S. Shigeta: "A flexible access control mechanism based on the key/lock scheme"Proc. Int. Tech. Conf. Circuits/Systems, Computers and Communications. 1385-1388 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 清水謙多郎: "エンサイクロペディア情報処理(第11章)"情報処理学会. 44 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 村田達也: "Parallel programming environment with dependence-driven subtask scheduling-Design and application to molecular dynamics simulations" Proceedings of the 2nd IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Networks. 650-653 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 中村周吾: "Parallel algorithm for efficient calculations of second derivatives of conformational energy function in internal coordinates" Journal of Computational Chemistry. 19,15. 1716-1723 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 久原泰雄: "Time-of-reduction-recovery prediction in neural networks of variable topology to improve enzyme classification" Proceedings of the International ICSC/IFAC Symposium on Neural Computation. 23-25 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 田崎康一: "Molecular dynamics simulations in aqueous splution : Application to free energy calculation of oligopeptides" Journal of Physical Chemistry B. 102. 6419-6424 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 吉川裕: "隠れマルコフモデルによるタンパク質構造クラスの解析" 電子情報通信学会論文誌D-II. J81-D-II,7. 1656-1665 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 池口満徳: "Roles of hydrogen bonding and the hard core of water on hydrophobic hydration" Journal of Physical Chemistry B. 102. 5891-5898 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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