マルチコアCPU向けに最適化された高速任意精度線形計算ライブラリの開発

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K11843
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分60090:高性能計算関連
• 研究機関: 静岡理工科大学
• 研究代表者: 幸谷 智紀 静岡理工科大学, 情報学部, 教授 (80319152)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 多倍長精度浮動小数点演算 / 基本線形計算 / 最適化 / SIMD / OpenMP

研究成果の概要

多倍長精度浮動小数点演算をサポートした高速な基本線形計算ライブラリを開発し，オープンソースとして公開した。独自のマルチコンポーネント方式の固定精度演算を含み，AVX2を用いた最適化も行って高速化している。多数桁方式の任意精度演算についてもCネイティブの関数呼び出しを行っており，C++実装より良いパフォーマンスを発揮している。行列乗算については尾崎スキームとStrassenアルゴリズムを実装しており，中間的な行列サイズと計算精度においては前者が後者より高速になることも確認し，論文としてまとめてある。

自由記述の分野

高性能計算

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々の開発した多倍長精度最適化基本線形計算ライブラリは，標準的な多倍長精度線形計算ライブラリよりも高速であり，OpenMP, AVX2, 尾崎スキーム，Strassenアルゴリズムといった，あらゆる最適化手法を取り入れている。よって，大規模な悪条件問題をより高速に解くことができ，スーパーコンピュータからコンシューマ向けのノートパソコンまで利用することができるものである。Pythonモジュールとしても実験的に実装しており，深層学習結果の検証や，可視化ツールとの連携も可能であり，敷居の高い多倍長精度計算環境をカジュアルに，高価な商用ソフトウェアを介することなく利用できる。