OpenMPによる次世代高性能クラスタ計算機向け高度並列プログラミング環境の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14208026
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 佐藤 三久 筑波大学, 電子・情報工学系(計算物理学研究センター, 教授 (60333481)
• 研究分担者: 本多 弘樹 電気通信大学, 大学院・情報システム学研究科, 助教授 (20199574) ; 松岡 聡 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (20221583) ; 石川 裕 東京大学, 情報理工学系研究科, 助教授 (70345122) ; 朴 泰祐 筑波大学, 電子・情報工学系(計算物理学研究センター), 助教授 (90209346) ; 田浦 健次朗 東京大学, 情報理工学系研究科, 助教授 (90282714)
• キーワード: OpenMP / クラスタ技術 / 並列処理 / 並列プログラミング環境 / 並列プログラミング言語 / ハイパフォーマンスコンピューティング / 64ビット次世代プロセッサ

研究概要

分散メモリ並列システムであるクラスタで実行するためのコンパイラ技術および実行時支援システム技術について研究し、64ビット化される次世代の高性能クラスタシステムに対して、OpenMPによる並列プログラミングを可能とするプログラミング環境を研究開発する。当該年度の成果、進捗は以下のとおりである。
1.Ethernetクラスタにてソフトウェア分散共有メモリSCASH上のOpenMPシステムについて性能評価を行い、その知見に基づいて、64ビットプロセッサクラスタを含む様々なクラスタに対して移植性、可搬性を向上させるために、MPIを通信レイヤに用いるソフトウェア分散共有メモリシステムを設計開発した。
2.ソフトウェア分散メモリを効率化するための新たなアプローチとして、共有メモリ領域が実行時にアクセスパターン解析し、共有データの依存関係を調べ、メモリバリア同期時に通信を行なうFDSMソフトウェア分散共有メモリシステムをSCore上に構築し、基本的な性能を評価した。
3.OpenMPを用いた並列化プログラムの作成を支援するツールである,iPat/OMPの設計指針の提案とそれをもとにした基本的な実装をおこなった。並列化支援機能をプログラムエディタに組み込むことにより,ユーザがプログラム編集中にエデイタ環境上で解析情報等を取得し、プログラム編集及びディレクティブ挿入を行うことができる。
4.ヘテロクラスタ向けOpenMPシステムについては、ソフトウェア分散共有メモリSCASHにページ参照のプロファイル機能を加え、これを用いて動的負荷分散を行う拡張機能について実装し、その有効性を確認した。
5.昨年より研究開発を進めているFFTの数値計算ライブラリについては、AMD Opteron, Itanium2についてOpenMPでの並列化、性能チューニングを行い、クラスタ上でのOpenMP/MPIのハイブリッド並列化の評価を行った。
6.Fortran95フロントエンドの開発については、基本的な部分に関して実装を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ojima, M.Sato, H.Harada, Y.Ishikawa: "Performance of Cluster-enabled OpenMP for the SCASH Software Distributed Shared Memory System"Proc. of CCGrid 2003 Workshop on Distributed Shared Memory on Clusters DSM2003. 450-456 (2003)
• [文献書誌] Y.Sakae, M.Sato, S.Matsuoka, H.Harada: "Preliminary Evaluation of Dynamic Load Balancing Using Loop Re-partitioning on Omni/SCASH"Proc. of CCGrid 2003 Workshop on Distributed Shared Memory on Clusters DSM2003. 463-470 (2003)
• [文献書誌] D.Takahashi, M.Sato, T.Boku: "An OpenMP Implementation of Parallel FFT and Its Performance on IA-64 Processors"Proceedings of Workshop on OpenMP Application and Tools (WOMPAT 2003). LNCS2716. 99-108 (2003)
• [文献書誌] M.Ishihara, H.Honda, T.Yuba, M.Sato: "Interactive Parallelizing Assistance Tool for OpenMP iPAT/OMP"Proc.of The fifth European Workshop on OpenMP (EWOMP2003). 21-29 (2003)
• [文献書誌] H.Matsuba, Y.Ishikawa: "OpenMP on the FDSM software distributed shared memory"Proc.of The fifth European Workshop on OpenMP (EWOMP2 003). 71-78 (2003)
• [文献書誌] 栄, 松岡, 佐藤, 原田: "Omni/SCASHのループ再分割を用いた動的負荷分散拡張の実装と評価"先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS2003論文集. 307-314 (2003)