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O(1億)コア環境におけるスケーラブルな数値計算ソフトウェアの理論と応用

研究課題

研究課題/領域番号 15H02709
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 高性能計算
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

今村 俊幸  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, チームリーダー (60361838)

研究分担者 大井 祥栄  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 特別研究員 (10721045)
深谷 猛  北海道大学, 情報基盤センター, 助教 (30633846)
廣田 悠輔  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 特別研究員 (60709765)
椋木 大地  東京女子大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任研究員 (90742289)
連携研究者 山本 有作  国立大学法人電気通信大学, 情報理工学研究科, 教授 (20362288)
藤堂 眞治  国立大学法人東京大学, 理学系研究科, 准教授 (10291337)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2015年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード高性能計算 / 非同期 / 省通信・省同期 / メニイコア / 自動チューニング / 分割統治法 / 時空間タイリング / 時間方向並列 / 非同期アルゴリズム / 通信回避 / 超メニイコア / スレッド数自動調整 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / アルゴリズム / 数理工学 / 通信回避や非同期性 / ハイパフォーマンスコンピューティング / スケーラブル / 通信同期回避 / 時間方向離散 / 異粒度数値カーネル
研究成果の概要

本研究は、数万から数億のコアプロセッサが搭載される計算システム環境下において、過去に蓄積された高性能な数値計算サービスを新しい数学原理に基づき実現することを目的にし、「異粒度数値カーネル構築」と共に「非同期的な数値計算アルゴリズム」の2大テーマのもと、1)非同期的数値計算アルゴリズムに関する理論と実用レベルにある省通信・省同期アルゴリズムについて研究しCAHTRやFDTD向けの手法を提案した。更に、2)超メニイコアでのスケーラブルな軽量コード生成のための自動チューニングなどの核基盤技術研究を推進し次世代数値計算ソフトウェアの新技術創出に繋がる新機軸探究を進めた。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 14件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Time-space tiling with tile-level parallelism for the 3D FDTD method2018

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Takeshi、Iwashita Takeshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPC Asia 2018),

      巻: - ページ: 116-126

    • DOI

      10.1145/3149457.3149478

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel Divide-and-Conquer Algorithm for Solving Tridiagonal Eigenvalue Problems on Manycore Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Hirota Yusuke、Imamura Toshiyuki
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science book series

      巻: 10777 ページ: 623-633

    • DOI

      10.1007/978-3-319-78024-5_54

    • ISBN
      9783319780238, 9783319780245
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design Towards Modern High Performance Numerical LA Library Enabling Heterogeneity and Flexible Data Formats2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura, Daichi Mukunoki, Yusuke Hirota, Susumu Yamada, Masahiko Machida
    • 雑誌名

      Advances in Parallel Computing

      巻: 32 ページ: 97-106

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] メニーコアプロセッサにおける多軸分割を用いた3次元FFTの性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      青木 聖陽, 今村 俊幸, 横川 三津夫, 廣田 悠輔
    • 雑誌名

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: 2018-HPC-163(29) ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Knights Landing におけるTiled 3D FDTDカーネルの性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      深谷猛,岩下武史
    • 雑誌名

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: Vol.2018-HPC-164(6) ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] FFTカーネルを用いたKNLでのスケーラビリティに関する調査2017

    • 著者名/発表者名
      青木 聖陽, 廣田 悠輔, 今村 俊,幸 横川 三津夫
    • 雑誌名

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: 2017-HPC-161(16) ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] タイルレベルの並列処理を可能とする時空間タイリング手法を用いた3次元FDTDカーネルの実装と性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      深谷猛, 岩下武史
    • 雑誌名

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: Vol.2017‐HPC‐160(35) ページ: 1-11

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] メニーコアプロセッサ向け分割統治法の実装技術2017

    • 著者名/発表者名
      廣田悠輔,今村俊幸
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: Vol.2017-HPC-158, NO.20 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Automatic Thread-Block Size Adjustment for Memory-Bound BLAS Kernels on GPUs2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Mukunoki, Toshiyuki Imamura and Daisuke Takahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE 10th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip (MCSoC-16)

      巻: なし ページ: 377-384

    • DOI

      10.1109/mcsoc.2016.32

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 大規模並列計算機における連立一次方程式の精度保証付き数値計算に対する性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      森倉 悠介, 椋木 大地, 深谷 猛, 山中 脩也, 大石 進一
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: Vol.2017-HPC-157, NO.1 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] コンシューマレンジGPUに最適化した固有値ソルバーの実装と評価2016

    • 著者名/発表者名
      今村俊幸,椋木大地
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      巻: 2016-HPC-157,NO.7 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ポストムーア時代のATと数値線形代数2016

    • 著者名/発表者名
      今村俊幸
    • 雑誌名

      計算工学講演会論文集

      巻: 21, F-2-2 ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] CAHTR: Communication-Avoiding Householder Tridiagonalization2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura, Takeshi Fukaya, Yusuke Hirota, Susumu Yamada, Masahiko Machida
    • 雑誌名

      Advances in Parallel Computing

      巻: 27 ページ: 381-390

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] NVIDIA GPUにおけるメモリ律速なBLASカーネルのスレッド数自動選択手法2015

    • 著者名/発表者名
      椋木大地,今村俊幸,高橋大介
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告

      巻: 2015-HPC-150, No.13 ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] SYMV・GEMVルーチン群のマルチGPU化とその評価2015

    • 著者名/発表者名
      今村俊幸, 椋木大地, 山田進, 町田昌彦
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告

      巻: 2015-HPC-151, Vol.13 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Performance evaluation of time-space tiling with tile-level parallelism for iterative stencil computations2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukaya and Takeshi Iwashita
    • 学会等名
      2018 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing (ATAT in HPC 2018), Tainan, Taiwan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Performance Evaluation of Tiled 3D FDTD Solver on Recent Multicore Processors2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Iwashita and Takeshi Fukaya
    • 学会等名
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (SIAM PP18), Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Communication Avoiding Approach for Reduction to Tri-Diagonal, Bi-Diagonal, and Hessenberg Forms2018

    • 著者名/発表者名
      T. Imamura, Y. Hirota, S. Yamada, M. Machida
    • 学会等名
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (SIAM PP18), Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parareal手法を用いた時間並列計算の有効性の検討,2018

    • 著者名/発表者名
      大井祥栄
    • 学会等名
      科研費基盤B課題「O(1億)コア環境におけるスケーラブルな数値計算ソフトウェアの理論と応用」ワークショップ, 北海道大学情報基盤センター
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] メニーコア環境における高性能分割統治法ソルバの研究2018

    • 著者名/発表者名
      廣田悠輔,今村俊幸
    • 学会等名
      科研費基盤B課題「O(1億)コア環境におけるスケーラブルな数値計算ソフトウェアの理論と応用」ワークショップ, 北海道大学情報基盤センター
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Current Status of EigenExa, High-Performance Parallel Dense Eigensolver2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura, Yusuke Hirota, and Takeshi Fukaya
    • 学会等名
      International Workshop on Eigenvalue Problems: Algorithms; Software and Applications, in Petascale Computing (EPASA 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acceleration of the EigenG solver on a consumer-ranged GPU2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      2017 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing
    • 発表場所
      National Taiwan University (Taipei, Taiwan)
    • 年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Communication Avoiding and Synchronous Reducing Techniques for Dense Parallel Eigenvalue Solver2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura, Yusuke Hirota, Susumu Yamada and Masahiko Machida
    • 学会等名
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE17)
    • 発表場所
      Hilton Atlanta (Atlanta, GA, USA)
    • 年月日
      2017-03-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation Techniques for High Performance BLAS Kernels on Modern GPUs2017

    • 著者名/発表者名
      Daichi Mukunoki, Toshiyuki Imamura and Daisuke Takahashi
    • 学会等名
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE17)
    • 発表場所
      Hilton Atlanta (Atlanta, GA, USA)
    • 年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Evaluation of Time-Space Tiling Strategies for Iterative Stencil Computations on Multi/Many-Core CPU Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukaya and Takeshi Iwashita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE17)
    • 発表場所
      Hilton Atlanta (Atlanta, GA, USA)
    • 年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Banded Eigenvalue Solvers for Shared Memory Parallel Computers2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hirota and Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      The 7th AICS International Symposium
    • 発表場所
      Integrated Research Center of Kobe University (Kobe, Japan)
    • 年月日
      2017-02-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 帯行列固有値問題に対する高性能分割統治法アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      廣田悠輔
    • 学会等名
      ワークショップ「行列計算のための数値計算法」
    • 発表場所
      名古屋大学 (名古屋市, 愛知県)
    • 年月日
      2017-01-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 次世代計算機のための数値計算ライブラリの実装技術2017

    • 著者名/発表者名
      椋木大地
    • 学会等名
      日本応用数理学会三部会連携「応用数理セミナー」, 東京大学本郷キャンパス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] メニーコアCPU向け高性能分割統治法アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      廣田悠輔,今村俊幸
    • 学会等名
      ATμワークショッププログラム,自動チューニング研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 時空間タイリングを用いた反復型ステンシル計算とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      深谷猛, 岩下武史
    • 学会等名
      日本機械学会第30回計算力学講演会(CMD2017), 東大阪市
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Temporal and spatial tiling technique with tile-level parallelism and its application to 3D FDTD method2017

    • 著者名/発表者名
      深谷猛, 岩下武史
    • 学会等名
      Sapporo Summer HPC Seminar 2017, 札幌市
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Parareal手法を用いた時間並列計算の性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      大井祥栄
    • 学会等名
      第46回数値解析シンポジウム(NAS2017), グリーンパーク想い出の森, 滋賀県高島市
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非同期的な数学的アルゴリズムのソフトウェアの可能性2016

    • 著者名/発表者名
      今村俊幸
    • 学会等名
      第8回 自動チューニング技術の現状と応用に関するシンポジウム(ATTA2016)
    • 発表場所
      東京大学山上会館 (文京区, 東京都)
    • 年月日
      2016-12-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 時空間タイリングによる反復型ステンシル計算の性能向上に関する基礎評価2016

    • 著者名/発表者名
      深谷 猛, 岩下 武史
    • 学会等名
      大学ICT推進協議会 2016年度年次大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都市, 京都府)
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 時間並列計算手法に関する研究開発動向の調査について,2016

    • 著者名/発表者名
      大井祥栄
    • 学会等名
      平成28年度自動チューニング研究会マイクロワークショップ
    • 発表場所
      登別温泉 (登別市, 北海道)
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] メニーコアCPUにおける割統治法ルーチンの性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      廣田悠輔,今村俊幸
    • 学会等名
      平成28年度自動チューニング研究会マイクロワークショップ
    • 発表場所
      登別温泉 (登別市, 北海道)
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] いま・これからのメニーコア向け線形計算カーネル実装技術2016

    • 著者名/発表者名
      椋木大地, 今村俊幸, 高橋大介
    • 学会等名
      平成28年度自動チューニング研究会マイクロワークショップ
    • 発表場所
      登別温泉 (登別市, 北海道)
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Performance Analysis of the Householder Back-transformation with Asynchronous Collective Communication2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      2015 SIAM Conference on Applied Linear Algebra
    • 発表場所
      Hyatt Regency Atlanta, US
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PascalアーキテクチャGPUにおける線形計算カーネルの実装技術の検討2016

    • 著者名/発表者名
      椋木大地, 今村俊幸, 高橋大介
    • 学会等名
      GTC Japan 2016
    • 発表場所
      ヒルトン東京お台場 (港区, 東京都)
    • 年月日
      2016-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マルチコア・メニーコア環境における反復型ステンシル計算と時空間タイリング2016

    • 著者名/発表者名
      深谷 猛, 岩下 武史
    • 学会等名
      日本応用数理学会2016年度年会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(北九州市, 福岡県)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 反復型ステンシル計算のマルチコア・メニーコア向け実装に関する考察2016

    • 著者名/発表者名
      深谷 猛, 岩下 武史
    • 学会等名
      日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 第21回研究会
    • 発表場所
      キッセイ文化ホール(松本市, 長野県)
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Parallel dense eigenvalue solver and SVD solver for post-petascale computing systems2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      The 9th International Workshop on Parallel Matrix Algorithms and Applications (PMAA16)
    • 発表場所
      The campus of Bordeaux-Victoire (Vordeaux, France)
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auto-Tuning for Eigenvalue Solver on the Post Moore's Era2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (PP16)
    • 発表場所
      Universite Pierre et Marie Curie, Cordelies Campus (Paris, France)
    • 年月日
      2016-04-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic Thread-Block Size Adjustment for Dense Matrix-Vector Multiplication on CUDA2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Mukunoki, Toshiyuki Imamura and Daisuke Takahashi
    • 学会等名
      Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing
    • 発表場所
      National Taiwan University
    • 年月日
      2016-02-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Present and Future of the EigenExa library2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Imamura
    • 学会等名
      Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing
    • 発表場所
      National Taiwan University
    • 年月日
      2016-02-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Performance Evaluation of Verified Computation for Linear Systems on Parallel Computers2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Morikura, Daichi Mukunoki, Takeshi Fukaya, Naoya Yamanaka, Shin’ichi Oishi
    • 学会等名
      2nd Annual Meeting on Advanced Computing System and Infrastructure (ACSI2016)
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂
    • 年月日
      2016-01-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 非同期的な数学的アルゴリズムのソフトウェアの可能性2015

    • 著者名/発表者名
      今村俊幸
    • 学会等名
      第7回 自動チューニング技術の現状と応用に関するシンポジウム(ATTA2015)
    • 発表場所
      東京大学山上会館
    • 年月日
      2015-12-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 非同期アルゴリズムの類型とメニーコアプロセッサ向け同期削減技術の開発2015

    • 著者名/発表者名
      廣田悠輔,今村俊幸
    • 学会等名
      平成27年度自動チューニング研究会マイクロワークショップ
    • 発表場所
      KKR甲府、甲府市
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 時間並列計算 -Parareal in time algorithm-2015

    • 著者名/発表者名
      大井祥栄
    • 学会等名
      平成27年度自動チューニング研究会マイクロワークショップ
    • 発表場所
      KKR甲府、甲府市
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] O(1億)コア環境におけるスケーラブルな数値計算ソフトウェアの理論と応用2015

    • 著者名/発表者名
      今村俊幸
    • 学会等名
      平成27年度自動チューニング研究会マイクロワークショップ
    • 発表場所
      KKR甲府、甲府市
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] GPUにおけるスレッド数自動選択機能を持ったメモリ律速な線形計算カーネル群「MUBLAS」の実装と評価2015

    • 著者名/発表者名
      椋木大地,今村俊幸,高橋大介
    • 学会等名
      GTC Japan 2015
    • 発表場所
      虎ノ門ヒルズフォーラム
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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