投機的受信処理によるメッセージ転送の高速化

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680328
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 馬場 敬信 宇都宮大学, 工学部, 教授 (70092616)
• 研究分担者: 吉永 努 電気通信大学, 大学院情報システム学研究科, 助教授 (60210738) ; 大津 金光 宇都宮大学, 工学部, 助手 (00292574) ; 横田 隆史 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (90334078)
• キーワード: 並列分散処理 / メッセージ通信 / 受信予測 / 投機的処理

研究概要

今年度は受信メッセージ予測に関する前年度の成果を更に発展させるとともに、提案各手法をMPIライブラリに実装し、NAS Parallel Benchmarks(NPB)を用いることでより実応用に近い形で詳細な評価を行った。その結果、以下のような成果を得た。
(1)既提案のメッセージ予測手法をMPIライブラリに適用した場合の詳細な評価
既提案のメッセージ予測手法である「直前予測」および「マルコフ連鎖」の各アルゴリズムをMPIライブラリ(MPICH ver.1.1.2)に実装し、WSクラスタおよびSun Enterprise 3500(8CPU)で実行することにより評価を行った。これにより通信コストの差による効果の違いを明らかにした。
(2)メッセージ予測手法の選択・切り替え手法の検討
受信メッセージの予測と同時に予測の効果を計測する機構を組み入れた「動的予測アルゴリズム切り替え手法」をMPIライブラリに実装し、上記NPBプログラムを用いて初期的評価を行った。
また、プログラムを仮実行することでその挙動(プロファイリング)情報を収集し、より適切な予測アルゴリズムの選択を可能にすることを狙った「プロファイリング手法」を提案し、予備的な評価を行った。
(3)新しい発想に基づくメッセージ予測手法の検討
並列処理ノード間で送受されるメッセージデータの値を予測する「線形予測アルゴリズム」の基本アイディアを発展させた。まず上記NPB各プログラムに適用した場合の予測成功率および結果への影響について基礎評価を行い、問題の性質に対する適用可能性明らかにした。さらに同手法をMPIライブラリに実装し、WSクラスタ環境でNPBプログラムを用いての評価を行った。予測成功率や高速化率を明らかにするとともに、予測の許容誤差の大きさと高速化率に関し新たな知見が得られた。

研究成果

• [文献書誌] 岩本善行, 足立涼子, 大津金光, 吉永努, 馬場敬信: "受信メッセージ予測法によるMPI受信処理の高速化"情報処理学会論文誌. Vol.42, No.4. 812-820 (2001)
• [文献書誌] Y. Iwamoto, K. Suga, K. Ootsu, T. Baba: "Receiving Process of MPI by Receiving Message Prediction"Proc. of the IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems(PDCS2001). 486-490 (2001)
• [文献書誌] 須賀弘一, 岩本善行, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "線形近似を用いた受信メッセージ予測"情報処理学会研究報告 2001-HPC-87. Vol.2001, No.77. 93-98 (2001)
• [文献書誌] T. Baba, T. Yoshinaga, Y. Iwamoto, K. Ootsu: "Design, Implementation and Evaluation of a Parallel Object-Oriented Language A-NETL"Parallel and Distributed Computing Practices. Vol.3, No.2. 199-219 (2000)
• [文献書誌] 堀田真貴, 吉永努, 大津金光, 馬場敬信: "仮想チャネル数と動作周波数を考慮した適応ルータの性能評価"情報処理学会論文誌. Vol.42, No.4. 714-723 (2001)
• [文献書誌] K.Ootsu, T.Yoshinaga, T.Baba: "Design and Evaluation of Speculative Multithreading with Selective Multi-Path Execution"Proc. of Workshop on Advances in Parallel and Distributed Computational Models (APDCM2001). 139 (2001)
• [文献書誌] K.Ootsu, T.Yokota, T.Ono, T.Baba: "A Binary Translation System for Multithreaded Processors and its Preliminary Evaluation"Proc. of the 5th. Workshop on Multithreaded Execution, Architecture and Compilation (MTEAC-5). 13-21 (2001)
• [文献書誌] K.Ootsu, T.Yokota, T.Ono, T.Baba: "Preliminary Evaluation of a Binary Translation System for Multithreaded Processors"Int'l Workshop on Innovative Architecture for Future Generation High-Performance Processors and Systems 2002 (IWIA02). (2002)
• [文献書誌] 横田隆史, 永渕雅道, 目加田慶人, 吉永努, 大津金光, 馬場敬信: "マルチFPGAベース・カスタム計算機による医療用画像処理"FPGA/PLD Design Conference論文集. 61-68 (2002)
• [文献書誌] 古川文人, 大津金光, 馬場敬信: "DSMシステムにおける投機的コヒーレンス制御機構の評価"並列処理シンポジウム(JSPP2001). 107 (2001)
• [文献書誌] 馬場敬信: "システム開発論文特集の発行にあたって"電子情報通信学会論文誌. Vol.J84-D-I, No.6. 511-512 (2001)
• [文献書誌] 永渕雅道, 吉永努, 横田隆史, 大津金光, 馬場敬信: "並列FPGAシステムによる医療用画像処理の高速化"信学技報 CPSY2001-44. Vol.101, No.217. 1-6 (2001)
• [文献書誌] 小野喬史, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "バイナリレベルにおけるマルチスレッド化コード生成手法とその初期評価"情報処理学会研究報告 2001-ARC-144. Vol.2001, No.76. 183-188 (2001)
• [文献書誌] 御代田雅俊, 吉永努, 横田隆史, 大津金光, 馬場敬信: "並列デッドロック回復ルータRecover-xのLSI試作"信学技報 ICD2001-69. Vol.101, No.266. 31-38 (2001)
• [文献書誌] 青木政人, 小野喬史, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "バイナリレベルでの実行時最適化を支援するランタイムシステム"情報処理学会第64回全国大会 5ZB-7. (2002)
• [文献書誌] 安濃隆弘, 小野喬史, 横田昌之, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "バイナリ変換によるマルチスレッド化コード変換システムの評価"情報処理学会第64回全国大会 5ZB-5. (2002)
• [文献書誌] 野中雄一, 小野喬史, 加藤文彦, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "動的最適化を前提としたホットパスの変化に関する予備評価"情報処理学会第64回全国大会 5ZB-6. (2002)
• [文献書誌] 多田野陽介, 古川文人, 乗貞由華, 門脇健司, 鈴木圭介, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "DSMシステムにおける投機的コヒーレンス制御機構のSPLASH-2による性能評価"情報処理学会第64回全国大会 2ZB-4. (2002)
• [文献書誌] 石原学, 永渕雅道, 横田隆史, 大津金光, 馬場敬信: "SpecC記述による医用画像処理向けハードウェアの事例研究"情報処理学会第64回全国大会 3W-03. (2002)
• [文献書誌] 武田有志, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "指差し操作で家電ネットワーク機器利用を支援するインタフェースエージェント"情報処理学会第64回全国大会 2V-01. (2002)
• [文献書誌] 須藤重, 月山友宏, 月川淳, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "クラスタ環境での静的タイミング解析の並列化"情報処理学会第64回全国大会 4ZB-1. (2002)
• [文献書誌] 武田有志, 大津金光, 横田隆史, 馬場敬信: "家電ネットワーク機器利用を支援するインタフェースエージェント"インタラクション2002. (2002)
• [文献書誌] 馬場敬信: "コンピュータアーキテクトのひとりごと"東芝ITソリューション(株)社内報「アドバンス」. (掲載予定). (2002)