GPUによるFFT計算の自動チューニング手法の研究

• 研究課題/領域番号: 22680002
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ソフトウエア
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 額田 彰 東京工業大学, 学術国際情報センター, 産学官連携研究員 (40545688)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2010年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: ソフトウェア工学 / 高速フーリエ変換 / GPU / CUDA / 自動チューニング / OpenCL

研究概要

NVIDIA社製のCUDA対応GPU向けの自動チューニングFFTライブラリであるNukadaFFTライブラリを開発した.その性能は多くの場合にNVIDIA社のCUFFTライブラリを上回る.また複数GPU版についても複数GPUを搭載するシングルノードと複数ノード版を実装し,さらなる速度向上を達成した.

研究成果

• [雑誌論文] スーパーコンピュータTSUBAME 2. 0におけるLinpack性能1ペタフロップス超の達成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤敏夫, 額田彰, 松岡聡
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌コンピューティングシステム 巻: Vol.4, No.4(ACS35) ページ: 169-179
  • 査読あり
• [雑誌論文] スーパーコンピュータTSUBAME 2.0におけるLinpack性能1ペタフロップス超の達成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤敏夫, 額田彰, 松岡聡
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌コンピューティングシステム 巻: Vol.4,No.4 ページ: 169-179
  • NAID: 40019259212
  • 査読あり
• [雑誌論文] CUDAによる高速フーリエ変換,応用数理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 額田彰
  • 雑誌名: 応用数理学会 巻: 第20巻,第2号 ページ: 37-43
  • 査読あり
• [雑誌論文] 異種アクセラレータを持つTSUBAMEスーパーコンピュータのLinpack評価,応用数理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤敏夫, 額田彰, 松岡聡
  • 雑誌名: 応用数理学会 巻: 第20巻,第2号 ページ: 29-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] CUDAによる高速フーリエ変換 (2010)
  • 著者名/発表者名: 額田彰
  • 雑誌名: 応用数理 巻: 第20巻第2号 ページ: 37-43
  • 査読あり
• [学会発表] High Performance 3-D FFT using multiple CUDA GPUs (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada, Yutaka Maruyama, Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: In Proceedings of the Fifth Workshop on General Purpose Processing using Graphics Processing Units(GPGPU-5) in conjunction with ACM ASPLOS XVII
  • 発表場所: London, UK, ACM Press
  • 年月日: 2012-03-03
• [学会発表] High Performance 3-D FFT using multiple CUDA GPUs (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada, Yutaka Maruyama, Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: Fifth Workshop on General Purpose Processing using Graphics Processing Units (GPGPU-5)in conjunction with ACM ASPLOS XVII
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2012-03-03
• [学会発表] グリーンスパコンTSUBAME2. 0における電力危機対応運用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤敏夫,松岡聡,額田彰,長坂真路,四津匡康
  • 学会等名: 情報処理学会研究報告
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] Peta-scale Phase-Field Simulation for Dendritic Solidification on the TSUBAME 2. 0 Supercomputer (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Tomohiro Takaki, Akinori Yamanaka, Akira Nukada, Toshio Endo, Naoya Maruyama, and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: In Proc. of 2011 ACM/IEEE International Conference for High Performance, Networking, Storage, and Analysis(SC' 11)
  • 発表場所: Seattle, ACM Press
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Peta-scale Phase-Field Simulation for Dendritic Solidification on the TSUBAME 2.0 Supercomputer (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Tomohiro Takaki, Akinori Yamanaka, Akira Nukada, Toshio Endo, Naoya Maruyama, Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: 2011 ACM/IEEE International Conference for High Performance, Networking, Storage, and Analysis (SC'11)
  • 発表場所: Seattle, WA, USA
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Hamming Color Code for Dense and Robust One-shot 3D Scanning (2011)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Yamazaki, Akira Nukada, Masaaki Mochimaru
  • 学会等名: In Proc. of the 2011 British Machine Vision Conference
  • 発表場所: Dundee, Scotland, Springer
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Hamming Color Code for Dense and Robust One-shot 3D Scanning (2011)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Yamazaki, Akira Nukada, Masaaki Mochimaru
  • 学会等名: 2011 British Machine Vision Conference
  • 発表場所: Dundee, Scotland
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Fast Fourier Transform for AMD GPUs (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada
  • 学会等名: AMD Fusion Developer Summit 2011
  • 発表場所: Bellevue, WA
  • 年月日: 2011-06-15
• [学会発表] Fast Fourier Transform for AMD GPUs (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada
  • 学会等名: AMD Fusion Developer Summit 2011
  • 発表場所: Bellevue, WA, USA
  • 年月日: 2011-06-15
• [学会発表] スーパーコンピュータTSUBAME 2. 0におけるLinpack性能1ペタフロップス超の達成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 遠藤敏夫,額田彰,松岡聡
  • 学会等名: 先進的計算基盤システムシンポジウム(SACSIS2011)
  • 発表場所: 秋葉原
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] NVCR : A Transparent Checkpoint-Restart Library for NVIDIA CUDA (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada, Hiroyuki Takizawa, and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: In Proc. of 20th Heterogeneity in Computing Workshop(HCW 2011), in conjunction with IPDPS 2011
  • 発表場所: Anchorage, AK, USA
  • 年月日: 2011-05-16
• [学会発表] NVCR : A Transparent Checkpoint-Restart Library for NVIDIA CUDA (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada, Hiroyuki Takizawa, Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: 20th Heterogeneity in Computing Workshop (HCW 2011), in conjunction with IEEE IPDPS 2011
  • 発表場所: Anchorage, AK, USA
  • 年月日: 2011-05-16
• [学会発表] Low-overhead diskless checkpoint for hybrid computing systems (2010)
  • 著者名/発表者名: Leonardo Bautista Gomez, Akira Nukada, Naoya Maruyama, Franck Cappello and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: In Proc. of International Conference on High Performance Computing(HiPC 2010)
  • 発表場所: Goa, India
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Efficient PageRank on GPU Clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: Ali Cevehir, Cevdet Aykanat, Ata Turk, B. Barla Cambazoglu, Akira Nukada and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: 情報処理学会研究報告
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] ヘテロ型スーパーコンピュータTSUBAME 2. 0のLinpackによる性能評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤敏夫,額田彰,松岡聡
  • 学会等名: 情報処理学会研究報告
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] GPUにおけるモデルに基づいた電力効率の最適化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長坂仁,丸山直也,額田彰,遠藤敏夫,松岡聡
  • 学会等名: 情報処理学会研究報告
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] An 80-Fold Speedup, 15. 0 TFlops, Full GPU Acceleration of Non-Hydrostatic Weather Model ASUCA Production Code (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Chiashi Muroi, Junichi Ishida, Kohei Kawano, Toshio Endo, Akira Nukada, Naoya Maruyama and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: In Proc. of the 2010 ACM/IEEE conference on Supercomputing(SC' 10)
  • 発表場所: New Orleans, IEEE Press
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] NukadaFFT : An Auto-Tuning FFT Library for CUDA GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: NVIDIA GPU Technology Conference 2010
  • 発表場所: Research Summit Poster, San Jose
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Statistical Power Modeling of GPU Kernels Using Performance Counters (2010)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Nagasaka, Naoya Maruyama, Akira Nukada, Toshio Endo and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: Proceedings of the First International Green Computing Conference(IGCC' 10)
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2010-08-17
• [学会発表] High Performance Conjugate Gradient Solver on Multi-GPU Clusters Using Hypergraph Partitioning (2010)
  • 著者名/発表者名: Ali Cevahir, Akira Nukada, and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: Computer Science. Research and Development
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2010-05-31
• [学会発表] Fast Fourier Transform using CUDA GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: ETHZ-Tokyo Tech Workshop : Computing with GPUs, Cells, and Multicores
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
  • 年月日: 2010-05-11
• [学会発表] Linpack Evaluation on a Supercomputer with Heterogeneous Accelerators (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshio Endo, Akira Nukada, Satoshi Matsuoka, and Naoya Maruyama
  • 学会等名: In Proceedings of 24th IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium(IPDPS 2010)
  • 発表場所: Atlanta
  • 年月日: 2010-04-21
• [学会発表] A High-Performance Fault-Tolerant Software Framework for Memory on Commodity GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoya Maruyama, Akira Nukada, and Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: In Proceedings of 24th IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium
  • 発表場所: Atlanta
  • 年月日: 2010-04-20
• [学会発表] NukadaFFT : An Auto-Tuning FFT Library for CUDA GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Akira Nukada, Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: NVIDIA GPU Technology Conference 2010
  • 発表場所: San Jose, CA, USA
• [図書] Chapter 11 of "Software Automatic Tuning : From Concepts to the State-of-the-Art Results" (2010)
  • 著者名/発表者名: Tamito Kajiyama, Akira Nukada, Reiji Suda, Hidehiko Hasegawa, and Akira Nishida
• [備考] 下記URLにて本研究の成果の一部であるNukadaFFTライブラリソフトウェアを公開
  • URL: http://matsu-www.is.titech.ac.jp/~nukada/nufft/
• [備考]
  • URL: http://matsu-www.is.titech.ac.jp/~nukada/nufft/
• [備考] 上記Webページにてライブラリソフトウェアを配布
  • URL: http://matsu-www.is.titech.ac.jp/~nukada/nufft/
• [備考] 9月公開以降、263ダウンロード(3/24時点)