| 研究課題/領域番号 |
22K17898
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分60090:高性能計算関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
星野 哲也 名古屋大学, 情報基盤センター, 准教授 (40775946)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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| キーワード | 高性能計算 / ステンシル計算 / 時空間ブロッキング / 自動チューニング / テンポラルブロッキング / 性能モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
スーパーコンピュータに搭載される最新世代のCPUは大きな共有キャッシュを有し、これを効率的に利用する最適化手法として知られる時空間ブロッキングは、科学・工学分野のシミュレーションで頻出するステンシル計算を高速化するための手法である。しかし時空間ブロッキングは煩雑なプログラミングを要求するため、実アプリケーションへの応用は進んでいない。本研究課題では、比較的簡単なコード変換によって実現可能ながら、大容量の共有キャッシュメモリを用いることで高効率実行が可能なoverlapped方式の時空間ブロッキング手法に着目し、様々なCPUにおける性能モデリング及び実アプリケーションでの有効性の検証を行う。
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| 研究成果の概要 |
微分方程式を解析的に解く際に生じる時・空間の離散格子に対する特定の計算パターンはステンシル計算と呼ばれ、様々な流体シミュレーションにおいて頻出する重要なカーネルである。ステンシル計算の高速化は盛んに研究されており、時空間ブロッキング手法はその一手法であるが、非常に煩雑なプログラミングを要求するため、実アプリケーションへの適用例はほとんどない。さらに、時空間ブロッキングの性能は実行するプロセッサの性能パラメータに大きく依存するため、人手によって最適化することは現実的ではない。そこで本研究では時空間ブロッキングの自動最適化に必要な性能モデリングを、最新のCPUを用いて行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、主にHigh Bandwidth Memory（HBM）を搭載した最新のCPUである、富岳スパコンのA64FXや、Intel Xeon Sapphire Rapids世代のCPUを用いて、性能モデル化を進めた点に大きな価値がある。時空間ブロッキング手法はその性質上、特にメインメモリの性能とラストレベルキャッシュの性能比に性能が大きく依存する。この性能比はHBMの登場によって既存のCPUと大きく変化し、本研究では性能モデルによってその影響を明らかにしたことが、高性能計算分野において意義のある成果である。また当初想定していなかった、命令レイテンシの影響を明らかにした点も意義がある。
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