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時空間タイリングによる高性能シミュレーションコードの生成

研究課題

研究課題/領域番号 23300006
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 ソフトウエア
研究機関京都大学

研究代表者

中島 浩  京都大学, 学術情報メディアセンター, 教授 (10243057)

研究分担者 岩下 武史  京都大学, 学術情報メディアセンター, 准教授 (30324685)
平石 拓  京都大学, 学術情報メディアセンター, 助教 (60528222)
大村 善治  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50177002)
村田 澄彦  京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30273478)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2013年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2012年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2011年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワードハイパフォーマンスコンピューティング / タイリング / コード生成 / コード変換 / 並列処理・分散処理
研究概要

本研究で提案した時空間タイリングは、シミュレーションコードの基本構造である時間・空間の多重ループに対し、広大な空間の走査ループをキャッシュメモリに適合可能な小空間(タイル)単位の走査に分割し、かつ空間タイルの時間的更新過程を複数ステップにわたって繰り返すことで、メモリ参照局所性を改善して高速化する技術である。本研究では、局所視点に基づくコード断片記述による時空間タイリング適用を自動化する枠組の開発と、FDTD法電磁場解析、PIC法プラズマシミュレーション、マルチグリッド法ポアソン求解の各応用に対する時空間タイリングの適用実験を行い、各々について目標とした2倍程度の高速化を達成した。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (21件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Plasma Particle Simulations of Wake Formation behind a Spacecraft with Thin Wire Booms2013

    • 著者名/発表者名
      Yohei Miyake, Chris M. Cully, Hideyuki Usui, Hiroshi Nakashima
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res.

      巻: Vol. 118, No. 9 号: 9 ページ: 5681-5694

    • DOI

      10.1002/jgra.50543

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 冗長な計算を伴わない3次元FDTD法の時空間タイリング2013

    • 著者名/発表者名
      南武志, 岩下武史, 中島浩
    • 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. 6, No. 1 ページ: 56-65

    • NAID

      110009527311

    • URL

      http://id.nii.ac.jp/1001/00089920/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasma Particle Simulations of Wake Formation behind a Spacecraft with Thin Wire Booms2013

    • 著者名/発表者名
      Yohei Miyake, Chris M. Cully, Hideyuki Usui, Hiroshi Nakashima
    • 雑誌名

      J. Geophysics Research

      巻: 118 ページ: 5681-5694

    • DOI

      10.1109/trustcom.2013.134

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 冗長な計算を伴わない3 次元FDTD法の時空間タイリング2013

    • 著者名/発表者名
      南武志
    • 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: 6(1) ページ: 56-65

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasma particle simulations on stray photoelectron current flows around a spacecraft2012

    • 著者名/発表者名
      Miyake, Y., H. Usui, H. Kojima, and H. Nakashima
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res.

      巻: なし 号: A9 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1029/2012ja017673

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブロック化赤-黒順序付け法による並列マルチグリッドポアソンソルバ2012

    • 著者名/発表者名
      河合直聡, 岩下武史, 中島浩
    • 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. 5, No. 3 ページ: 1-10

    • URL

      http://id.nii.ac.jp/1001/00082469/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel Time-Periodic Finite-Element Method for Steady-State Analysis of Rotating Machines2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Takahashi, T.Iwashita, H.Nakashima, T.Tokumasu, M.Fujita, S.Wakao, K.Fujiwara, Y.Ishihara
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 48 号: 2 ページ: 1019-1022

    • DOI

      10.1109/tmag.2011.2171923

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブロック化赤-黒順序付け法による並列マルチグリッドポアソンソルバ2012

    • 著者名/発表者名
      河合直聡
    • 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: 5(3) ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブロック化赤-黒順序付け法による並列マルチグリッドポアソンソルバ2012

    • 著者名/発表者名
      河合直聡, 岩下武史, 中島浩
    • 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: 5(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micromagnetic Simulations of Perpendicular Recording Head Using the Parallel Fast Multipole Method Specialized for Uniform Brick Elements2011

    • 著者名/発表者名
      Yasuhito Takahashi, Takeshi Iwashita, Hiroshi Nakashima, Shinj Wakao, Koji Fujiwara, Yoshiyuki Ishihara
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn.

      巻: Vol. 47, No. 10 号: 10 ページ: 3805-3808

    • DOI

      10.1109/tmag.2011.2154305

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance Evaluation of Parallel Fast Multipole Accelerated Boundary Integral Eqoation Method in Electrostatic Field Analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takahashi, T.Iwashita, H.Nakashima, et al
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Magnetics

      巻: 47 号: 5 ページ: 1174-1177

    • DOI

      10.1109/tmag.2010.2088380

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] SIMD Implementation of a Multiplicative Schwarz Smoother for a Multigrid Poisson Solver on an Intel Xeon Phi Coprocessor2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kawai, Takeshi Iwashita, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      High-Performance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Eugene, OR, USA
    • 年月日
      2014-07-02
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] SIMD Implementation of a Multiplicative Schwarz Smoother for a Multigrid Poisson Solver on an Intel Xeon Phi Coprocessor2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kawai, Takeshi Iwashita, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Intl. Mtng. High-Performance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Eugene, OR
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Low-Cost Load Balancing for Parallel Particle-in-Cell Simulations with Thick Overlapping Layers2013

    • 著者名/発表者名
      Yohei Miyake, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Parallel and Distributed Processing with Applications
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 年月日
      2013-07-08
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Performance Improvement of Three-Dimensional Tiled FDTD Kernel Based on Automatic Parameter Tuning2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Minami, Motoharu Hibino, Tasuku Hiraishi, Takeshi Iwashita, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Intl. Conf. Computation on Electromagnetic Fields
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2013-07-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Performance Evaluation of Multithreaded Iterative Solver on Recent Processors2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Iwashita, Akihiro Ida, Masatoshi Kawai, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      2013 SIAM Conf. Computational Science and Engineering
    • 発表場所
      Boston, MA, USA
    • 年月日
      2013-02-18
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Xcryptを用いた3次元FDTD法プログラムの自動チューニング2012

    • 著者名/発表者名
      日比野元春, 南武志, 平石拓, 岩下武史, 中島浩
    • 学会等名
      日本応用数理学会2012年度年会
    • 発表場所
      稚内市
    • 年月日
      2012-08-31
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of a Scalable PIC Simulator for SpacecraftPlasma Interaction Problems2012

    • 著者名/発表者名
      Yohei Miyake, Hiroshi Nakashima, Hideyuki Usui
    • 学会等名
      High-Performance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2012-07-19
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Parallel Smoother Based on Block Red-Black Ordering for Multigrid Poisson Solver2012

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kawai, Takeshi Iwashita, Hiroshi Nakashima, Osni Marques
    • 学会等名
      HighPerformance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2012-07-17
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Algebraic Block Multi-Color Ordering Method for Parallel Multi-Threaded Sparse Triangular Solver in ICCG Method2012

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Iwashita, Yasuhito Takahashi, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Parallel and Distributed Processing Symp
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2012-05-22
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ブロック化赤-黒順序付け法による並列マルチグリッドポアソンソルバ2012

    • 著者名/発表者名
      河合直聡, 岩下武史, 中島浩
    • 学会等名
      ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2012-01-26
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ブロック化赤-黒順序付け法による並列マルチグリッドポアソンソルバ2012

    • 著者名/発表者名
      河合直聡, 岩下武史, 中島浩
    • 学会等名
      ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-01-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Local View Kernels : A New Programming Scheme for Plasma Simulation2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Plasma Conf
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 年月日
      2011-11-23
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Local View Kernels : A New Programming Scheme for Plasma Simulation2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Plasma Conf.
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 年月日
      2011-11-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Generator for Library and Application---Splitting What & How by Domain-Specific Local-View Programming2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Intl.Cong.Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2011-07-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Generator for Library and ApplicationGenerator for Library and Application; Splitting What & How by Domain-Specific Local-View Programming. Intl. Cong2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2011-07-12
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Low-Cost Load Balancing for Parallel Particle-in-Cell Simulations with Thick Overlapping Layers

    • 著者名/発表者名
      Yohei Miyake, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      Intl. Symp. Parallel and Distributed Processing with Applications
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Algebraic Block Multi-Color Ordering Method for Parallel Multi-Threaded Sparse Triangular Solver in ICCG Method

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Iwashita
    • 学会等名
      Intl. Parallel and Distributed Processing Symp.
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Parallel Smoother Based on Block Red-Black Ordering for Multigrid Poisson} Solve

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kawai
    • 学会等名
      Intl. Mtng.High-Performance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Performance Evaluation of Multi-threaded Iterative Solver on Recent Processors

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Iwashita
    • 学会等名
      2013 SIAM Conf. Computational Science and Engineering
    • 発表場所
      Boston, MA, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development of a Scalable PIC Simulator for Spacecraft-Plasma Interaction Problems

    • 著者名/発表者名
      Yohei Miyake
    • 学会等名
      Intl. Mtng.High-Performance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Xcryptを用いた3次元FDTD法プログラムの自動チューニング

    • 著者名/発表者名
      日比野元春
    • 学会等名
      日本応用数理学会2012年度年会
    • 発表場所
      北海道稚内市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] OhHelpライブラリ公開ページ

    • URL

      http://www.para.media.kyoto-u.ac.jp/ohhelp/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] OhHelp Library

    • URL

      http://www.para.media.kyoto-u.ac.jp/ohhelp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] OhHelp Library

    • URL

      http://www.para.media.kyoto-u.ac.jp/ohhelp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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