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2013 年度 実績報告書

汎用自動チューニング機構を実現するためのソフトウェア基盤の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23240005
研究機関東京大学

研究代表者

須田 礼仁  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (40251392)

研究分担者 佐藤 周行  東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (20225999)
山本 有作  電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (20362288)
今村 俊幸  独立行政法人理化学研究所, 計算科学研究機構, チームリーダー (60361838)
美添 一樹  東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 研究員 (80449115)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワード自動チューニング / ハイパフォーマンスコンピューティング / コンパイラ / ミドルウェア / アルゴリズム
研究実績の概要

自動チューニングの実現には,プログラミング、システム、数理、アプリケーションの4領域の技術的確立が必要である。本課題はこの4領域の研究を推進し,自動チューニングのための汎用的なソフトウェア技術を総合的に研究開発することを目的とする。
数理領域では,本課題で開発した手法を自動チューニング数理コアライブラリATMathCoreLibに実装し,性能モデルが既知の場合に容易に使えるライブラリを実装した.プログラミング領域では,自動チューニング記述言語 ppOpen-ATにATMathCoreLibを組込み,実行時に問題の性質が変わる状況でのアルゴリズム切り替えや消費電力最適化の研究成果を挙げた.また,プログラムのコード配置による性能のばらつきの統計的処理,データ再配置による局所性改善,GPGPUにおける性能モデルで成果を得た.システム領域では,自動チューニングの定型的枠組みであるAuto-Tunerのプロトタイプを構築し,d-splineを活用してGPU向け行列計算に利用した.アプリケーション領域では,行列計算に複数アルゴリズムが存在し,それぞれ異なる性能パラメタを持つ場合のモデル構築法を提案し,ATMathCoreLibに適用した.また,これらの知見に基づき,密行列QR分解のアルゴリズムの一つであるTSQRの性能モデル構築,疎行列解法のAMGライブラリのオンライン自動チューニングを実現した.また,木探索アルゴリズムの並列手法の改善と,それを用いた数値制約充足問題の大規模並列化を実現した.
このように,本研究によって自動チューニングに必要な4領域の研究を総合的かつ連携して進めることができ,行列計算や探索アルゴリズムにおいて有効性を示した.また,国際ワークショップ iWAPT,国内ワークショップATTA,国際会議ATATを関連研究費と共同で開催し,国内外の自動チューニング研究を先導した.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うちオープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Linear Performance-Breakdown Model: A Framework for GPU kernel programs performance analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Chapa Martell Mario Alberto, SATO, Hiroyuki
    • 雑誌名

      Int'l J. Networking and Computing

      巻: 5 ページ: 86-104

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A new subtraction-free formula for lower bounds of the minimal singular value of an upper bidiagonal matrix2014

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashita, K. Kimura and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      Numerical Algorithms

      巻: ー ページ: 1-20

    • DOI

      DOI: 10.1007/s11075-014-9931-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Convergence analysis of the parallel classical block Jacobi method for the symmetric eigenvalue problem2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, L. Zhang and S. Kudo
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 6 ページ: 57-60

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 自動チューニング:数理的手法によるソフトウェア高性能化2013

    • 著者名/発表者名
      須田礼仁
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 1848 ページ: 1-14

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] SMAC法による流体解析を対象としたAMGライブラリの自動チューニング方式2013

    • 著者名/発表者名
      藤井昭宏
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌

      巻: J96-D ページ: 1321-1329

    • 査読あり
  • [学会発表] オンライン自動チューニングのための性能モデルの構築法 ~ 正方行列の特異値分解を例にして ~2015

    • 著者名/発表者名
      長島聖児, 深谷猛, 山本有作, 横川三津夫
    • 学会等名
      日本応用数理学会2015年研究部会連合発表会
    • 発表場所
      明治大学(東京都中野区)
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-06
  • [学会発表] Towards Auto-tuning of Scientific Codes for Many-core Architectures in Era of Exa-flops2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      2015 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2015-02-27 – 2015-02-28
  • [学会発表] CholeskyQR2: a simple and communication-avoiding algorithm for computing a tall-skinny QR factorization on a large-Scale parallel system2014

    • 著者名/発表者名
      T. Fukaya, Y. Nakatsukasa, Y. Yanagisawa and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      the 5th Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Systems
    • 発表場所
      ニューオーリンズ(米国)
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-17
  • [学会発表] A nonlinear eigenvalue problem arising in theoretical fluid dynamics and its solution using signed singular values2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto
    • 学会等名
      The Fifth China-Japan-Korea Conference on Numerical Mathematics
    • 発表場所
      銀川(中国)
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Performance analysis of the Householder-type parallel tall-skinny QR factorizations toward automatic algorithm selection2014

    • 著者名/発表者名
      T. Fukaya, T. Imamura and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      VECPAR 2014
    • 発表場所
      ユージーン(米国)
    • 年月日
      2014-06-30 – 2014-07-03
  • [学会発表] Cache-conscious Hierarchical Clustering with a Lisp Garbage Collector2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yasugi, Shingo Yuasa
    • 学会等名
      情報処理学会第99回プログラミング研究会
    • 発表場所
      旭川市民文化会館(北海道旭川市)
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-19
  • [学会発表] A Linear Performance-Breakdown Model for GPU Programming Optimization Guidance2014

    • 著者名/発表者名
      Chapa Martell, M., Sato, H
    • 学会等名
      16th Workshop on Advances on Parallel and Distributed Processing Systems
    • 発表場所
      フェニックス(米国)
    • 年月日
      2014-05-19 – 2014-05-23
  • [学会発表] Autotuning with a Nuisance Parameter: A Case Study for Power Optimization2014

    • 著者名/発表者名
      Reiji Suda
    • 学会等名
      2014 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High Performance Scientific Computing
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2014-03-14 – 2014-03-15
  • [学会発表] Towards Auto-tuning Facilities into Supercomputers in Operation- The FIBER approach and Minimizing Software-stack Requirements –2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Katagiri
    • 学会等名
      2014 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High Performance Scientific Computing
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2014-03-14 – 2014-03-15
  • [学会発表] Timing Performance Surrogates in Auto-Tuning for Qualitative and Quantitative Factors abstract CP16 Performance Optimization2014

    • 著者名/発表者名
      Jiahong Chen, Ray-Bing Chen, Akihiro Fujii, Reiji Suda, Weichung Wang
    • 学会等名
      SIAM PP14
    • 発表場所
      オレゴン州ポートランド(米国)
    • 年月日
      2014-02-18 – 2014-02-21
  • [学会発表] エクサフロップス時代に向けた線形計算アルゴリズムの課題と研究動向2013

    • 著者名/発表者名
      山本有作
    • 学会等名
      日本応用数理学会「行列・固有値問題の解法とその応用」研究部会 第16回研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2013-12-26 – 2013-12-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Energy Optimization for Scientific Programs Using Auto-tuning Language ppOpen-AT2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Katagiri, Cheng Luo, Reiji Suda, Shoichi Hirasawa, Satoshi Ohshima
    • 学会等名
      IEEE MCSoC2013
    • 発表場所
      国立情報学研究所(東京都千代田区)
    • 年月日
      2013-09-26 – 2013-09-28
  • [学会発表] Performance Model for the Impact of Hardware Characteristics in Accelerated Processing Units2013

    • 著者名/発表者名
      Mario Chapa and Sato Hiroyuki
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications
    • 発表場所
      ラスベガス(米国)
    • 年月日
      2013-07-22 – 2013-07-25
  • [学会発表] A Proper Performance Evaluation System That Summarizes Code Placement Effects2013

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yasugi, Yuki Matsuda, Tomoharu Ugawa
    • 学会等名
      he 11th ACM SIGPLAN-SIGSOFT Workshop on Program Analysis for Software Tools and Engineering
    • 発表場所
      シアトル(米国)
    • 年月日
      2013-06-20 – 2013-06-20
  • [備考] 汎用自動チューニング機構を実現するためのソフトウェア基盤の研究

    • URL

      http://sudalab.is.s.u-tokyo.ac.jp/~reiji/kiban_a/index.html

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公開日: 2016-06-01  

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