共有メモリモデルとスケジューリング最適化によるＧＰＧＰＵプログラミング技術

• 研究課題/領域番号: 24500060
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 大野 和彦 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (20303703)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 高性能計算 / GPGPU / CUDA / 並列プログラミング言語 / 言語処理系 / プログラミングモデル / 自動最適化 / ハイパフォーマンスコンピューティング / コンパイラ / 静的解析

研究成果の概要

グラフィック処理用のGPUを用いた高性能計算はコストパフォーマンスの高さから利用が増えているが、現状のプログラミング環境は生産性・再利用性に問題がある。そこで、現在使われている開発環境CUDAを改良したMESI-CUDAの研究を行った。MESI-CUDAではGPUの複雑なアーキテクチャを隠蔽してプログラミングを容易にすると同時に、コンパイル時に自動最適化を行うことでユーザの負担なく高性能を実現する。本研究課題では、前者の成果としてスレッドの論理マッピング記法の導入や動的データ構造のサポート、後者の成果として高速なシェアードメモリを利用しマッピングを最適化する手法を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Automatic Optimization of Thread Mapping for a GPGPU Programming Framework (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ohno, Tomoharu Kamiya, Takanori Maruyama, Masaki Matsumoto
  • 雑誌名: International Journal of Networking and Computing 巻: Vol.5, No.2 ページ: 1-19
  • NAID: 130005091735
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A GPGPU Programming Framework based on a Shared-Memory Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ohno, Dai Michiura, Masaki Matsumoto, Takahiro Sasaki, Toshio Kondo
  • 雑誌名: Parallel and Distributed Computing and Networks 巻: 3 号: 3 ページ: 1-14
  • DOI: 10.2316/journal.211.2013.3.211-1053
  • 査読あり
• [雑誌論文] A GPGPU Programming Framework Based on a Shared-memory Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ohno, Dai Michiura, Masaki Matsumoto, Takahiro Sasaki, Toshio Kondo
  • 雑誌名: Parallel and Distributed Computing and Networks 巻: 3 ページ: 1-12
  • 査読あり
• [学会発表] GPGPU処理系におけるカーネル関数内のコード変換によるスレッドマッピング機構の改良 (2015)
  • 著者名/発表者名: 神谷 智晴, 丸山 剛寛, 大野 和彦
  • 学会等名: 第17回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ PPL2015
  • 発表場所: 松山市道後温泉道後プリンスホテル
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [学会発表] GPGPUフレームワークMESI-CUDAにおける自動最適化のための配列インデックスの静的解析手法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山 剛寛, 神谷 智晴, 大野 和彦
  • 学会等名: 第17回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ PPL2015
  • 発表場所: 松山市道後温泉道後プリンスホテル
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [学会発表] Automatic Optimization of Thread Mapping for a GPGPU Programming Framework (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ohno, Tomoharu Kamiya, Takanori Maruyama, Masaki Matsumoto
  • 学会等名: 2014 Second International Symposium on Computing and Networking (CANDAR 2014)
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター・グランシップ
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] MESI-CUDAにおけるマルチGPUへのスレッドマッピング機構のための予備評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中 宏明, 丸山 剛寛，神谷 智晴，大野 和彦
  • 学会等名: 平成26年度電気関係学会東海支部連合大会
  • 発表場所: 中京大学
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] GPU処理系における自動スレッドマッピング手法の提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神谷 智晴，丸山 剛寛，大野 和彦
  • 学会等名: 平成26年度電気関係学会東海支部連合大会
  • 発表場所: 中京大学
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] GPGPUフレームワークMESI-CUDAにおけるマルチスレッド対応のスケジューリング機構の提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山 剛寛，田中 宏明, 神谷 智晴，大野 和彦
  • 学会等名: 平成26年度電気関係学会東海支部連合大会
  • 発表場所: 中京大学
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] GPGPUフレームワークMESI-CUDAにおけるマルチGPUへのスレッドマッピング機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山 剛寛，田中 宏明, 水谷 洋輔，神谷 智晴，大野 和彦
  • 学会等名: 2014年並列／分散／協調処理に関する『新潟』サマー・ワークショップ（SWoPP新潟2014）
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-30
• [学会発表] Compiler-Level Explicit Cache for a GPGPU Programming Framework (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoharu Kamiya, Takanori Maruyama, Kazuhiko Ohno
  • 学会等名: 2014 International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'14)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2014-07-21 – 2014-07-24
• [学会発表] シェアードメモリを利用したGPGPU処理系の自動最適化機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山 剛寛，神谷 智晴，松本 真樹，大野 和彦
  • 学会等名: 先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS2013
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] GPGPUのシェアードメモリを利用する自動最適化機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神谷 智晴，丸山 剛寛，松本 真樹，大野 和彦
  • 学会等名: 2013年並列／分散／協調処理に関する 『北九州』サマー・ワークショップ SWoPP2013
  • 発表場所: 北九州国際会議場
• [学会発表] GPGPU処理系の自動最適化手法におけるシェアードメモリへのデータ転送方法の改良 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神谷 智晴，丸山 剛寛，大野 和彦
  • 学会等名: 情報処理学会ハイパフォーマンス研究発表会
  • 発表場所: 石川県名倉温泉
• [学会発表] Supporting Dynamic Data Structures in a Shared-memory Based GPGPU Programming Framework (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ohno, Masaki Matsumoto, Tomoharu Kamiya, Takanori Maruyama
  • 学会等名: IASTED International Conference Parallel and Distributed Computing and Systems(PDCS 2012)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
• [学会発表] GPGPUにおけるデータ転送を自動化するMESI-CUDAの提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 道浦 悌, 大野 和彦, 松本 真樹, 佐々木 敬泰, 近藤 利夫
  • 学会等名: 先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS2012
  • 発表場所: 神戸国際会議場