データ分散機能を有する並列化コンパイラと実行時システムからなる統合並列処理環境

• 研究課題/領域番号: 13480085
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 和歌山大学
• 研究代表者: 國枝 義敏 和歌山大学, システム工学部, 教授 (90153311)
• 研究分担者: 齋藤 彰一 和歌山大学, システム工学部, 講師 (70304186) ; 上原 哲太郎 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20273485) ; 城 和貴 (城 和喜) 奈良女子大学, 理学部, 教授 (90283928)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 12,300千円 (直接経費: 12,300千円); 2003年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円); 2002年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2001年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
• キーワード: 並列化コンパイラ / 分散共有メモリ / Laputaテスト / 依存解析 / データ分散 / ループ並列化 / MPI / 自動並列化 / 並列処理 / PCクラスタ / COMA / 分散処理

研究概要

本プロジェクトでは、主に自動並列化コンパイラ(以下、コンパイラ)の開発とその実行時環境であるソフトウェア分散共有メモリシステム(以下実行時環境)の開発を行った.本コンパイラはFortran77で書かれたプログラムを入力とし,実行時環境を制御するコードを含んだ並列化されたC言語のプログラムを出力する.本コンパイラを一から開発するために,まず統一的中間表現である階層タスクグラフを設計し,C++言語のクラスとして実装した.C++言語を用いることにより,データとその操作手続きをまとめてクラスとして定義し,データの隠蔽を図るとともに,堅牢性が増す.
依存解析部では,既存の依存解析手法である分離テスト,GCDテスト,Banerjeeテストと新規独自手法であるシンプレックス法と全探索によるテストとを組み合わせた新手法の提案ならびに実装を行った.さらに,同手法と厳密な解析手法の代表であるOmegaテストとの比較を行った.評価結果として,同手法は,Omegaテストと同等の解析精度を持ちつつ,より高速に解析を行うことが可能であることが確認された.最適化部では,一般的に用いられる既存の各種最適化手法の中から,分散メモリ型並列アーキテクチャを対象とする並列化に効果のある手法を選び実装した.これにより,これまで並列化できなかったループが新たに並列化可能となるほか,並列処理速度が向上,副次的効果として各種解析の精度向上が見られた.コード生成部では同時に開発した独自の実行時環境用の制御コードを含む並列化されたC言語のコードの生成に加え,メッセージパッシングインタフェースMPIコードにより並列処理されるC言語のコードの出力をも可能とする試作判も開発した.
上述の各方式,手法はすべて他のコンパイラにも応用可能な汎用性の高いものである.

研究成果

• [文献書誌] Shoichi SAITO, Satoshi YOKOTE, Tetsutaro UEHARA, Yoshitoshi KUNIEDA: "The Implementation of a Compiler Controlled Software Distributed Shared Memory System "Fagus" as a Runtime Support System for Automatic Parallelizing Compilers"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'2001). 3. 1186-1192 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomomi Yamaguchi, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Design and Implementation of UIR Intreface for a Parallelizing Compiler MIRAI"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'2001). 3. 1200-1206 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 北村隆光, 峰尾昌明, 上原哲太郎, 齋藤彰一, 國枝義敏: "自動並列化コンパイラMIRAIにおける配列データ依存解析部の実現方式の実現方式"情報処理学会研究報告 2002-HPC-90. 2002. 49-54 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masaaki MINEO, Satoshi YOKOTE, Tetsutaro UEHARA, Shoichi SAITO, Yoshitoshi KUNIEDA: "An Automatic Parallelizing Compiler MIRAI with Data Distribution Function and its Runtime Support System Fagus for Distributed Memory Architecture"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'2002). 3. 1451-1457 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hisako Ishiuchi, Tomomi Yamaguchi, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Design and Implementation of Unimodular Transformation on PROMIS"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'2002). 3. 1438-1443 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hironobu Nobuhara, Masaaki Mineo, Tetsutaro Uehara, Shoichi Saito, Yoshitoshi Kunieda: "Design and Implementation of the Loop Restructuring Feature for the Parallelizing Compiler, MIRAI"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'2003). 3. 1134-1140 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shoichi SAITO, Satoshi YOKOTE, Tetsutaro UEHARA, Yoshitoshi KUNIEDA: "The Implementation of a Compiler Controlled Software Distributed Shared Memory System "Fagus" as a Runtime Support System for Automatic Parallelizing Compilers"Proc.of Int.Conf.on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2001). Vol.III. 1186-1192 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tetsutaro UEHARA, Tsuneo NAKANISHI, Masaaki MINEO, Shoichi SAITO, Kazuki JOE, Akira FUKUDA, Yoshitoshi KUNIEDA: "MIRAI : Automatic Parallelizing and Distributing Compiler based on cc-COMA approach."Proc.of Int.Conf.on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2001). Vol.III. 1193-1199 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomomi Yamaguchi, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Design and Implementation of UIR Interface for a Parallelizing Compiler MIRAI, Proc of Int."Conf on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPAT'2001). Vol.III. 1200-1206 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Asami Iwasaki, Tomomi Yamaguchi, Mariko Sasakura, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Classification of Visualized Data Dependence"Proc of Int.Conf.on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2002). Vol.III. 1444-1450 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaaki MINEO, Satoshi YOKOTE, Tetsutaro UEHARA, Shoichi SAITO, Yoshitoshi KUNIEDA: "An Automatic Parallelizing Compiler MIRAI with Data Distribution Function and its Runtime Support System Fagus for Distributed Memory Architecture"Proc.of Int.Conf.on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2002). Vol.III. 1451-1457 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hisako Ishiuchi, Tomomi Yamaguchi, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Design and Implementation of Unimodular Transformation on PROMIS"Proc.of Int.Conf.on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2002). Vol.III. 1438-1443 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hironobu Nobuhara, Masaaki Mineo, Tetsutaro Uehara, Shoichi Saito, Yoshitoshi Kunieda: "Design and Implementation of the Loop Restructuring Feature for the Parallelizing Compile, MIRAI"Proc.of Int.Conf.on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2003). Vol.III. 1134-1140 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hironobu Nobuhara, Masaaki Mineo, Tetsutaro Uehara, Shoichi Saito, Yoshitoshi Kunieda: "Design and Implementation of the Loop Restructuring Feature for the Parallelizing Compiler, MIRAI"Proc.of Int.Conf.on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications. Vol.III. 1134-1140 (2003)
• [文献書誌] 信原裕文, 峰尾昌明, 上原哲太郎, 齋藤彰一, 國枝義敏: "PCクラスタを対象とするループレベル並列化機能を有するMIRAIコンパイラにおけるループ再構築部の実装"情報処理学会システム評価研究会. 2004-EVA-8. 7-12 (2004)
• [文献書誌] Masaaki MINEO, Tetsutaro UEHARA, Shoichi SAITO, Yoshitoshi KUNIEDA: "A New Practical Array Data Dependence Analysis for Parallelizing Compilers"Innovative Architecture for Future Generation High-Perfomnance Processors and Systems '2003. (印刷中).
• [文献書誌] Masaaki MINEO, Satoshi YOKOTE, Tetsutaro UEHARA, Shoichi SAITO, Yoshitoshi KUNIEDA: "An Automatic Parallelizing Compiler MIRAI with Data Distribution Function and its Runtirne Support System Fagus for Distributed Memory Architecture"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications. Vol.III. 1451-1457 (2002)
• [文献書誌] Kazuya Okuno, Satoshi YOKOTE, Shoichi SAITO, Tetsutaro UEHARA, Yoshitoshi KUNIEDA: "A Wavefront Method on Distribued Shared Memory Systems for Protein Homology Analysis"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications. Vol.III. 1458-1464 (2002)
• [文献書誌] Masami Takata, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "An Improvement of Program Partitioning Based Genetic Algorithm"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications. Vol.I. 215-221 (2002)
• [文献書誌] Hisako Ishiuchi, Tomomi Yamaguchi, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Design and Implementation of Unimodular Transformation on PROMIS"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications. Vol.III. 1438-1443 (2002)
• [文献書誌] Asami Iwasaka, Tomomi Yamaguchi, Mariko Sasakura, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Classification of Visualized Data Dependence"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications. Vol.III. 1444-1450 (2002)
• [文献書誌] 北村隆光, 峰尾昌明, 上原哲太郎, 齋藤彰一, 國枝義敏: "自動並列化コンパイラMIRAIにおける配列データ依存解析部の実現方式"情報処理学会研究報告. Vol.2002HPC-90. 49-54 (2002)
• [文献書誌] Masaaki MINEO, Tetsutaro UEHARA, Shoichi SAITO, Yoshitoshi KUNIEDA: "Integer Solution Search for Data Dependence Analysis on Array References"Proc.of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2001). Vol.III. 1312-1318 (2001)
• [文献書誌] Tomomi Yamaguchi, Hayaru Shouno, Kazuki Joe: "Design and Implementation of UIR Interface for a Parallelizing Compiler MIRAI"Proc.of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2001). Vol.III. 1200-1206 (2001)
• [文献書誌] 羽田昌代, 庄野逸, 城和貴: "分散共有メモリシステムを対象とした自動並列化コンパイラの中間表現の提案"情報処理学会 並列処理シンポジウムJSPP'01. 109-110 (2001)
• [文献書誌] 北村隆光, 峰尾昌明, 上原哲太郎, 齋藤彰一, 國枝義敏: "自動並列化コンパイラMIRAIにおける配列データ依存解析部の実現方式"情報処理学会研究会報告2001-HPC-88. Vol.2001, No.102. 1-6 (2001)
• [文献書誌] 横手聡, 林章人, 齋藤彰一, 上原哲太郎, 國枝義敏: "高速通信ライブラリWindを用いたソフトウェア分散共有メモリシステムFagusの性能評価"情報処理学会研究報告2001-OS-88. Vol.2001, No.78. 35-42 (2001)
• [文献書誌] Shoichi SAITO, Satoshi YOKOTE, Tetsutaro UEHARA, Yoshitoshi KUNIEDA: "The Implementation of a Compiler Controlled Software Distributed Shared Memory System "Fagus" as a Runtime Support System for Automatic Parallelizing Compilers"Proc. of Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA'2001). Vol.III. 1186-1192 (2001)