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メニーコア搭載スーパーコンピュータ上での超大規模グラフ処理のメモリ階層最適化基盤

研究課題

研究課題/領域番号 14J11503
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高性能計算
研究機関東京工業大学

研究代表者

白幡 晃一  東京工業大学, 大学院情報理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードGPU / 大規模グラフ処理 / Map Reduce / メモリ処理 / スーパーコンピューター
研究実績の概要

SNS解析、道路ネットワーク、スマートグリッド、創薬、遺伝子解析等多くの分野で超大規模グラフに対する高速処理が求められている。普及が進みつつあるメニーコアを搭載したスーパーコンピュータを想定し、超大規模グラフ処理における階層的なメモリ管理技術の提案を行った。メニーコア上のメモリに載り切らないデータを効率的に処理するため、分散・多階層メモリを抽象化可能なMapReduceモデルを想定し、CPUからメニーコアに対して自動的にグラフデータを分割しながら、メニーコア上での計算とCPU・メニーコア間の転送を最大限にオーバーラップさせる手法を提案した。TSUBAME2.5の1024ノード(12288CPUコア、3072GPU)上での評価において、3072GPUのメモリ容量を超えるグラフデータ(172億頂点、2749億枝)を、CPU上での実行に対して2.10倍の高速化(毎秒28億枝)を確認した。また、GPU搭載スーパーコンピュータ上でのMapReduce処理に利用可能な大規模GPU分散ソートを提案し、CPU上での実行に対して1.40倍の高速化を確認した。さらに、MapReduce型大規模データ処理の特性をより詳細に把握するため、メタゲノム相同性検索アプリケーションを種々のMapReduce処理系に実装し、我々の処理系が代表的な既存のMapReduce処理系に対して4.54倍の性能を確認した。別の分散メモリの仮想化方法としてAPGASプログラミング言語X10を用いた場合のGPUの使用による効果の検証も行い、格子QCDアプリケーションを用いた32GPU上での実験においてCPU上での実行に対して11.0倍の高速化を確認した。最重要カーネルの一つである超大規模グラフ処理に対して多階層メモリを活用する基盤技術の提案・開発によりエクストリーム・ビッグデータ処理に向けた要素技術の実現に貢献した。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成27年度の交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成27年度の交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Performance Analysis of Lattice QCD on GPUs in APGAS Programming Model2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Shirahata, Jun Doi, Mikio Takeuchi
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告

      巻: 2015-HPC-148 号: 20 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Performance Analysis of MapReduce Implementations for High Performance Homology Search2014

    • 著者名/発表者名
      Zhang Chaojie, Koichi Shirahata, Shuji Suzuki, Yutaka Akiyama, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告

      巻: 2014-HPC-147 号: 29 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Large-scale Distributed Sorting for GPU-based Heterogeneous Supercomputers2014

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Shamoto, Koichi Shirahata, Aleksandr Drozd, Hitoshi Sato, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      2014 IEEE International Conference on BigData

      巻: - ページ: 510-518

    • DOI

      10.1109/bigdata.2014.7004268

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Out-of-core GPU Memory Management for MapReduce-based Large-scale Graph Processing2014

    • 著者名/発表者名
      Koichi Shirahata, Hitoshi Sato, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      2014 IEEE International Conference on Cluster Computing

      巻: - ページ: 221-229

    • DOI

      10.1109/cluster.2014.6968748

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Performance Analysis of Lattice QCD on GPUs in APGAS Programming Model2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Shirahata, Jun Doi, Mikio Takeuchi
    • 学会等名
      GPU Technology Conference 2015
    • 発表場所
      ラマダ サンノゼ コンベンションセンター (アメリカ合衆国カリフォルニア州サンノゼ)
    • 年月日
      2015-03-17 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Accelerating Lattice QCD on GPU Clusters using X102014

    • 著者名/発表者名
      Koichi Shirahata, Jun Doi, Mikio Takeuchi
    • 学会等名
      GPU Technology Conference Japan 2014
    • 発表場所
      東京ミッドタウン(東京都港区)
    • 年月日
      2014-07-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] GPU Implementation of Splitter-based Parallel Sorting for Large-scale Heterogeneous Architectures2014

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Shamoto, Koichi Shirahata, Aleksandr Drozd, Hitoshi Sato, Satoshi Matsuoka
    • 学会等名
      GPU Technology Conference Japan 2014
    • 発表場所
      東京ミッドタウン(東京都港区)
    • 年月日
      2014-07-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Performance Analysis of Lattice QCD Application with APGAS Programming Model2014

    • 著者名/発表者名
      Koichi Shirahata, Jun Doi, Mikio Takeuchi
    • 学会等名
      The 2014 X10 Workshop (X10'14) co-located with PLDI'14
    • 発表場所
      アッセンブリールーム (イギリス スコットランド エジンバラ)
    • 年月日
      2014-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Porting MPI based HPC Applications to X102014

    • 著者名/発表者名
      Hideki Murata, Michihiro Horie, Koichi Shirahata, Jun Doi, Hideki Tai, Mikio Takeuchi, Kiyokuni Kawachiya
    • 学会等名
      The 2014 X10 Workshop (X10'14) co-located with PLDI'14
    • 発表場所
      アッセンブリールーム (イギリス スコットランド エジンバラ)
    • 年月日
      2014-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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