GPGPUの並列プログラミングモデルの研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20240002
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 萩原 兼一 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (00133140)
• 研究分担者: 伊野 文彦 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (90346172) ; 置田 真生 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (50563988)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: アルゴリズム / ハイパフォーマンスコンピューティング / GPGPU / CUDA

研究概要

コンピュータの画面描画用部品であるGPU(Graphics Processing Unit)を描画以外の汎用計算に用いて高速処理すること(GPGPU : General Purpose computing on GPU)に関して研究した.GPUプログラムは,GPUのアーキテクチャを有効利用しなければ効率のよいものとはならないが,その有効利用方法は解明されていない.本研究では,高速化するための工夫点が異なるいくつかの応用問題をさまざまな手法を用いてGPUで高速化し,その手法を分析および一般化することにより,効率のよいGPGPUプログラムの開発指針を明確にした

研究成果

• [雑誌論文] Cooperative Multitasking for GPU-Accelerated Grid Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino、Akihiro Ogita、Kentaro Oita、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Concurrency and Computation : Practice and Experience 23
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Task Parallel Algorithm for Finding All-Pairs Shortest Paths Using the GPU. (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥山倫弘、伊野文彦、萩原兼一
  • 雑誌名: Int'l J.High Performance Computing and Networking 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] 手書き文字認識向けニューラルネットワークモデルのGPUによる高速化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田孝利、宮本弘之、伊野文彦、萩原兼一
  • 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 4 ページ: 88-99
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUによる高速な全変動最小化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田俊広、伊野文彦、萩原兼一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 J94-D ページ: 852-861
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUによるOSEM再構成の高速化および精度評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片山大河、伊野文彦、萩原兼一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 J93-D ページ: 1958-1968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accelerating Smith-Waterman Algorithm for Biological Database Search on CUDA-Compatible GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuma Munekawa、Fumihiko Ino、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: IEICE Trans. Information and Systems E93-D ページ: 1479-1488
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPU上での高速なブロック化フロイド・ワーシャル法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥山倫弘、伊野文彦、萩原兼一
  • 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 3 ページ: 57-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Middleware for Efficient Stream Processing in CUDA (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinta Nakagawa、Fumihiko Ino、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Computer Science-Research and Development 25 ページ: 41-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Throughput Cone Beam Reconstruction Using CUDA Compatible GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Okitsu、Fumihiko Ino、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Parallel Computing 36 ページ: 129-141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computing Low Latency Batches with Unreliable Workers in Volunteer Computing Environments (2009)
  • 著者名/発表者名: Eric Martin Heien、David P. Anderson、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: J.Grid Computing 7 ページ: 501-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Harnessing the Power of Idle GPUs for Acceleration of Biological Sequence Alignment (2009)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino、Yuki Kotani、Yuma Munekawa、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Parallel Processing Letters 19 ページ: 513-533
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization Techniques for Parallel Biophysical Simulations Generated by insilicoIDE (2009)
  • 著者名/発表者名: Eric Heien、Yoshiyuki Asai、Taishin Nomura、Kenichi Hagihara
  • 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 2 ページ: 131-143
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Resource Selection System for Cycle Stealing in GPU Grids (2008)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kotani、Fumihiko Ino、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: J.Grid Computing 6 ページ: 399-416
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUによる高速なコーンビーム再構成:円軌道装置のためのRGBAデータへの詰め込み (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田征司、伊野文彦、西野和義、萩原兼一
  • 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 1 ページ: 41-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Decompression Pipeline for Accelerating Out-of-Core Volume Rendering of Time-Varying Data (2008)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Nagayasu、Fumihiko Ino、Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Computers and Graphics 32 ページ: 350-362
  • 査読あり
• [学会発表] CUDAによる動的計画法の高速化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: 神戸大学第3回シミュレーションスクール
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2011-03-03
• [学会発表] Auto Tuned Floyd-Warshall Algorithm on the GPU (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥山倫弘
  • 学会等名: Work in Progress Session held in connection with the 19th Euromicro Int'l Conf. Parallel、Distributed and Network-Based Computing
  • 発表場所: Grecian Bay Hotel(Ayia Napa、Cyprus)
  • 年月日: 2011-02-11
• [学会発表] Accelerating Parameter-Sweep Applications Using CUDA (2011)
  • 著者名/発表者名: 本窪田昌也
  • 学会等名: 19th Euromicro Int'l Conf. Parallel、Distributed and Network -Based Computing
  • 発表場所: Grecian Bay Hotel(Ayia Napa、Cyprus)
  • 年月日: 2011-02-09
• [学会発表] 時系列ボリュームレンダリングの描画速度を調節するための非可逆圧縮手法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田真義
  • 学会等名: 情報処理学会第142回グラフィクスとCAD研究会
  • 発表場所: 慶応義塾大学
  • 年月日: 2011-02-08
• [学会発表] CUDAによる高速なBurrows-Wheeler変換の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中翔
  • 学会等名: 第11回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: 産業技術総合研究所
  • 年月日: 2011-01-18
• [学会発表] GPU上でストリーム処理を高速化するための性能モデルの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡田啓佑
  • 学会等名: 平成22年度情報処理学会関西支部支部大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] A Multi-GPU Spectrometer System for Real-time Wide Bandwidth Radio Signal Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kondo
  • 学会等名: 8th Int'l Sympo. Parallel and Distributed Processing with Applications
  • 発表場所: National Taiwan Univ. Science and Technology(Taipei、Taiwan)
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 複数のCUDA互換GPUによるストリーム処理のためのミドルウェア (2010)
  • 著者名/発表者名: 中川進太
  • 学会等名: 情報処理学会第126回ハイパフォーマンスコンピューティング研究会
  • 発表場所: 金沢市文化ホール
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] CUDAカーネルの性能を解析するための実行履歴生成ツール (2010)
  • 著者名/発表者名: 神田裕士
  • 学会等名: 情報処理学会第126回ハイパフォーマンスコンピューティング研究会
  • 発表場所: 金沢市文化ホール
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] Accelerating Iterative Stencil Computations on the GPU (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: 6th Int'l Workshop on Parallel Matrix Algorithms and Applications
  • 発表場所: Univ. Basel(Basel、Switzerland)
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] Cooperative Multitasking for GPU-Accelerated Grid Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: 1st Frontiers of GPU、Multi and Many-Core System Workshop
  • 発表場所: The Langham Hotel(Melbourne、Australia)
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] Out-of-Core Cone Beam Reconstruction Using Multiple GPUs (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: 7th IEEE Int'l Sympo. Biomedical Imaging
  • 発表場所: Concert and congress centre de Doelen(Rotterdam、The Netherlands)
  • 年月日: 2010-04-16
• [学会発表] GPUを用いた逐次近似法によるコーンビーム再構成の高速化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 興津佑輔
  • 学会等名: 電子情報通信学会2010総合大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] GPUによる医用画像処理の高速化について (2010)
  • 著者名/発表者名: 萩原兼一
  • 学会等名: 応用物理学会情報フォトニクス研究グループ第2回GPUフォトニクス研究会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] GPUによるOSEM再構成の高速化および精度評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片山大河
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究
  • 発表場所: ぶんかテンプス館
  • 年月日: 2010-01-18
• [学会発表] GPU上での高速なブロック化フロイド・ワーシャル法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥山倫弘
  • 学会等名: 第10回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: 工学院大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] GPUによる高速な全変動最小化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田俊広
  • 学会等名: 第10回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: 工学院大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] 文書作成および科学計算を両立するGPU向け協調マルチタスキングの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 老田健太郎
  • 学会等名: 第10回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: 工学院大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] CUDAカーネルを時系列解析するための実行ログ生成ツールの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神田裕士
  • 学会等名: 第10回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: 工学院大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] Cooperative Multitasking for GPU-Accelerated Grid Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: 22nd Int'l Conf. High Performance Computing、Networking、Storage and Analysis
  • 発表場所: Oregon Convention Center(Portland、OR、USA)
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] GPUコンピューティングにおける高速化-医用画像処理を例として- (2009)
  • 著者名/発表者名: 萩原兼一
  • 学会等名: 精密工学会画像応用技術専門委員会研究会報告
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] GPUクラスタによる高速なアミノ酸配列データベース検索 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宗川裕馬
  • 学会等名: 情報処理学会第121回ハイパフォーマンスコンピューティング研究会
  • 発表場所: フォレスト仙台
  • 年月日: 2009-08-05
• [学会発表] GPUを用いたアウトオブコアなコーンビーム再構成の高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 興津佑輔
  • 学会等名: 情報処理学会第121回ハイパフォーマンスコンピューティング研究会
  • 発表場所: フォレスト仙台
  • 年月日: 2009-08-05
• [学会発表] CUDAプログラムにおいてストリーム処理を支援するミドルウェア (2009)
  • 著者名/発表者名: 中川進太
  • 学会等名: 情報処理学会第121回ハイパフォーマンスコンピューティング研究会
  • 発表場所: フォレスト仙台
  • 年月日: 2009-08-05
• [学会発表] Real-Time Total Variation Minimization Using the GPU (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田俊広
  • 学会等名: Computer Assisted Radiology and Surgery : 23rd Int'l Congress and Exhibition
  • 発表場所: Estrel Hotel Berlin(Berlin、Germany)
  • 年月日: 2009-06-27
• [学会発表] CUDAによるパラメータ・スイープアプリケーションの高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 本窪田昌也
  • 学会等名: 情報処理学会第120回ハイパフォーマンスコンピューティング研究会
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構
  • 年月日: 2009-06-12
• [学会発表] PyMW-a Python Module for Parallel Master Worker Computing (2009)
  • 著者名/発表者名: Eric M. Heien
  • 学会等名: 3rd Workshop on Desktop Grids and Volunteer Computing Systems
  • 発表場所: Aurelia Convention Center & Expo.(Rome、Italy)
  • 年月日: 2009-05-29
• [学会発表] Harnessing the Power of Idle GPUs for Acceleration of Biological Sequence Alignment (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: 2nd Workshop on Large-Scale Parallel Processing
  • 発表場所: Aurelia Convention Center & Expo.(Rome、Italy)
  • 年月日: 2009-05-29
• [学会発表] CUDAプログラムにおいてストリーム処理を支援するミドルウェアの検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中川進太
  • 学会等名: 第7回先進的計算基盤システムシンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2009-05-28
• [学会発表] PyMW-a Python Module for Parallel Master Worker Computing (2009)
  • 著者名/発表者名: Eric M. Heien
  • 学会等名: 1st Int'l Conf. Parallel、Distributed and Grid Computing for Engineering
  • 発表場所: Univ. Pecs(Pecs、Hungary)
  • 年月日: 2009-04-07
• [学会発表] GPUによるTotal Variation Minimization法の高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田俊広
  • 学会等名: 電子情報通信学会2009総合大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] RGBA Packing for Fast Cone Beam Reconstruction on the GPU (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging
  • 発表場所: Disney Colorado Springs Resort(Orlando、FL、USA)
  • 年月日: 2009-02-11
• [学会発表] GPUグリッドにおいて描画および科学計算を並行処理するための制御手法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 荻田章博
  • 学会等名: 情報処理学会第110回システムソフトウェアとオペレーティング・システム研究会、2009-OS-110
  • 発表場所: 蒲郡情報ネットワークセンター
  • 年月日: 2009-01-29
• [学会発表] CUDAによるパラメータスイープアプリケーションの高速化の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 本窪田昌也
  • 学会等名: 第9回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: 東京大学
  • 年月日: 2009-01-22
• [学会発表] Fast Cone Beam Reconstruction Using the CUDA-enabled GPU (2008)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Okitsu
  • 学会等名: 15th Int'l Conf. High Performance Computing
  • 発表場所: Taj Residency(Bangalore、India)
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] A Task Parallel Algorithm for Computing the Costs of All-Pairs Shortest Paths on the CUDA-compatible GPU (2008)
  • 著者名/発表者名: 奥山倫弘
  • 学会等名: 6th Int'l Sympo. Parallel and Distributed Processing with Applications
  • 発表場所: Mercure Sydney Hotel(Sydney、Australia)
  • 年月日: 2008-12-12
• [学会発表] GPU上の複数アプリケーション実行時におけるフレームレートを維持する手法の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 荻田章博
  • 学会等名: 平成20年度情報処理学会関西支部支部大会
  • 発表場所: 京都リサーチパーク
  • 年月日: 2008-10-24
• [学会発表] CUDAを用いたフロイド‐ワーシャル法の高速化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 奥山倫弘
  • 学会等名: 平成20年度情報処理学会関西支部支部大会
  • 発表場所: 京都リサーチパーク
  • 年月日: 2008-10-24
• [学会発表] GPGPUによる医用画像処理について (2008)
  • 著者名/発表者名: 萩原兼一
  • 学会等名: 第9回並列生物情報処理イニシアティブシンポジウム
  • 発表場所: SGIホール
  • 年月日: 2008-10-16
• [学会発表] Design and Implementation of the Smith-Waterman Algorithm on the CUDA-Compatible GPU (2008)
  • 著者名/発表者名: 宗川裕馬
  • 学会等名: 8th IEEE Int'l Conf. Bioinformatics and Bioengineering
  • 発表場所: Royal Olympic(Athens、Greece)
  • 年月日: 2008-10-08
• [学会発表] GPU向け汎用計算環境CUDAを用いたk-means法の高速化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保宏樹
  • 学会等名: 第6回先進的計算基盤システムシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2008-06-12
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www-hagi.ist.osaka-u.ac.jp/