ストリーミング計算モデルに基づく広域高性能計算に関する研究

• 研究課題/領域番号: 12780245
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計算機科学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 首藤 一幸 早稲田大, 助手 (90308271)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2001年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2000年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 広域分散処理 / 高性能計算 / 通信遅延 / パイプライニング

研究概要

本研究の目的は、広域に分散しネットワークで接続された計算機群を用いて高性能計算を行うための基盤ソフトウェアを設計、開発することである。このような取り組みはグローバルコンピューティングと呼ばれ、米国、欧州、国内で今盛んに研究がなされている。広域計算では、計算機間の通信遅延を避けられない。計算機群が地理的に集中していれば、クラスタですら数マイクロ秒程度の通信遅延を達成できる。しかし、例えば300km離れた地点間の通信では、光速がたかだか30万km/秒であるため、最低1ミリ秒はかかってしまう。そこで、通信遅延への耐性が高い、すなわち、通信遅延があろうとも高いスループットを達成し得る計算モデルとして、我々はストリーム計算を提案した。
平成12年度は、ストリーム計算モデルを採用したアプリケーションプログラムを容易に開発、実行するための基盤ソフトウェアを開発、発表した。これを用いることで、プログラマは実行時の繁雑な通信、タスクのスケジュール等を気にすることなく、自分のアプリケーション開発に専念できる。また、利用者は、タスクをどの計算機に配置し、計算のデータストリームをどういった順、経路で流すかをGUIを用いて直観的に指示できる。もう一方の取り組みとして、データストリームを流す最適な経路を求めるアルゴリズムの開発に取り組んだ。前者は研究会で発表し、後者は国際ワークショップで発表した。本システムの応用例として、動画像を連続した静止画に分解し、各静止画に対して数種類の画像処理を施し、結果を再び動画像として利用者に提示するというアプリケーションプログラムを開発した。