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プロセス間負荷分散のための可変スレッド環境を提供する革新的なライブラリの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18059
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60090:高性能計算関連
研究機関東京大学 (2019-2022)
国立研究開発法人理化学研究所 (2018)

研究代表者

河合 直聡  東京大学, 情報基盤センター, 特任助教 (80780791)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードDynamic Core Binding / 動的負荷分散 / MPI/OpenMP ハイブリッド並列化 / Power Aware / 高性能並列化 / Digital Annealing / ハイブリッド並列化 / ロードバランシング / 低消費電力 / 動的コア割り付け / 負荷分散 / Hybrid並列化 / Hybrid並列 / ライブラリ
研究成果の概要

本件研究では、MPI/OpenMPのハイブリッドな並列環境を想定し、プロセス毎に異なるコア数を割り当てる(Dynamic Core Binding(DCB))ことで、プロセス毎の負荷の不均衡をスレッドレベルで均一化する手法およびDCB環境を提供するライブラリの開発を実施した。DCBを使用することで、負荷の不均衡があるアプリケーションの計算時間短縮または消費電力削減の効果が期待できる。実アプリケーションに適用してDCBの効果を検証した結果、スーパーコンピュータ上で最大で57%の計算時間短縮および77%の消費電力削減の効果を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MPI/OpenMPのハイブリッドな並列が適用されたアプリケーションにおいて、均一な負荷分散の実現は困難な場合がある。そのようなアプリケーションに対してDCBを使用することで、負荷の均一化を実現し、計算時間短縮を実現する。また、使用するコア数を削減することで、消費電力削減も実現可能であることw確認している。DCBライブラリは簡易なインターフェイスで利用可能なため、スーパーコンピュータ上で計算されている様々なアプリケーションの計算時間短縮、消費電力削減につながると期待できる。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dynamic core binding for load balancing of applications parallelized with MPI/OpenMP2023

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kawai, Akihiro Ida, Toshihiro Hanawa and Kengo Nakajima
    • 雑誌名

      Computational Science - ICCS 2022

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiplicative Schwartz-Type Block Multi-Color Gauss-Seidel Smoother for Algebraic Multigrid Methods2020

    • 著者名/発表者名
      Kawai Masatoshi、Ida Akihiro、Matsuba Hiroya、Nakajima Kengo、Bolten Matthias
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region

      巻: - ページ: 217-226

    • DOI

      10.1145/3368474.3368481

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Dynamic core binding for load balancing of applications parallelized with MPI/OpenMP2023

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kawai, Akihiro Ida, Toshihiro Hanawa and Kengo Nakajima
    • 学会等名
      International Conference on Computational Science (ICCS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 前処理付きクリロフ部分空間法への低/任意精度の適用2022

    • 著者名/発表者名
      河合 直聡、中島 研吾
    • 学会等名
      RIMS共同研究 (公開型) 数値解析が拓く次世代情報社会~エッジから富岳まで~
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical Evaluation of Dynamic Core Binding Library with H-matrix Application2022

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kawai
    • 学会等名
      Conference on advanced topics and auto tuning in high-performance scientific computing
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 不均一なコア割付による動的負荷分散手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      河合 直聡、伊田 明弘、中島 研吾
    • 学会等名
      応用数理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] The Effect of the Higher Precision on the IC Preconditioner2020

    • 著者名/発表者名
      Masatosh Kawai
    • 学会等名
      Workshop on Large-scale Parallel Numerical Computing Technology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiplicative Schwartz-type block multi-color GS smoother for AMG2019

    • 著者名/発表者名
      Masatosh Kawai
    • 学会等名
      A French-German-Japanese workshop in Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ppOpen-SOL: Robust ILU Preconditioner for Exascale2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kawai, A. Ida and G. Wellein
    • 学会等名
      HPC in Asia
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Higher precision for block ILU preconditioner2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kawai, A. Ida and K. Nakajima
    • 学会等名
      CoSaS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] DCBライブラリ 公開ページ

    • URL

      https://bitbucket.org/naosou/dcb/src/master/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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