相互依存関係を持つ異種タスクの同時処理に関するＧＰＧＰＵによる高速化の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23300007
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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, 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): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: GPUコンピューティング / 汎用生体シミュレーション / PHML / 無閉路有向グラフ / 計算依存グラフ / 高速化

研究概要

汎用的な生物物理モデルは数式と常微分方程式の集合である．変数はイオン濃度などの物理量を表す．生物物理シミュレーションは変数の時間変移を計算する．Flintは，大規模で多種多様な生物物理モデルのシミュレータである．様々なモデルを処理するための数式の中間コード表現を用いている．本研究ではGPUを用いてFlintを高速化する二つの方法を提案する．第１の方法はインタプリタ方式であり，中間コードを自動的に並列化する．第２の方法は中間コードからソースコードに変換する．ソースコード量が少なくなり，そのコードのコンパイル時間が短くなる．シミュレーションコード実行性能は，後者の前者の2.4倍である．

研究成果

• [雑誌論文] A Fine Grained Cycle Sharing System with Cooperative Multitasking on GPUs (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino, Yosuke Oka, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: International Journal of Networking and Computing 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Versatile Platform for Multilevel Modeling of Physiological Systems : SBML-PHML Hybrid Modeling and Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe, Hideki Oka, Masao Okita, Kenichi Hagihara, Samik Ghosh, Yukiko Matsuoka, Yoshihisa Kurachi, Taishin Nomura, and Hiroaki Kitano
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: Vol. 3 ページ: 50-58
  • DOI: 10.14326/abe.3.50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Acceleration of Mutual Information Computation for Nonrigid Registration Using CUDA (2014)
  • 著者名/発表者名: Kei Ikeda, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics 巻: Vol. 18, No. 3 ページ: 956-968
  • DOI: 10.1109/JBHI.2014.2310745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving Cache Locality for GPU-based Volume Rendering, Parallel Computing (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sugimoto, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Parallel Computing 巻: Vol. 40, No. 5/6 ページ: 59-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Parallel Scheme for Accelerating Parameter Sweep Applications on a GPU (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino, Kentaro Shigeoka, Tomohiro Okuyama, Masaya Motokubota, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Concurrency and Computation : Practice and Experience 巻: Vol. 26, No. 2 ページ: 516-531
  • DOI: 10.1002/cpe.3016
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPU-Chariot : A Programming Framework for Stream Applications Running on Multi-GPU Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino, Shinta Nakagawa, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: Vol. E96-D, No. 12 ページ: 2604-2616
  • DOI: 10.1587/transinf.E96.D.2604
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUアクセラレータとその研究動向 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦, 萩原兼一
  • 雑誌名: Medical Imaging Technology 巻: Vol. 31, No. 3 ページ: 147-152
  • DOI: 10.11409/mit.31.147
• [雑誌論文] Sequence Homology Search Using Fine Grained Cycle Sharing of Idle GPUs (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino, Yuma Munekawa, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: IEEE Trans. Parallel and Distributed Systems 巻: Vol. 23, No. 4 ページ: 751-759
  • DOI: 10.1109/TPDS.2011.239
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Task Parallel Algorithm for Finding All-Pairs Shortest Paths Using the GPU (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Okuyama, Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: International Journal of High Performance Computing and Networking 巻: Vol. 7, No. 2 ページ: 87-98
  • DOI: 10.1504/IJHPCN.2012.046384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative Multitasking for GPU-Accelerated Grid Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino, Akihiro Ogita, Kentaro Oita, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Concurrency and Computation : Practice and Experience 巻: Vol. 24, No. 1 ページ: 96-107
  • DOI: 10.1002/cpe.1722
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accelerating ODE-based Simulation of General and Heterogeneous Biophysical Models using a GPU
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Okuyama, Masao Okita, Takeshi Abe, Yoshiyuki Asai, Hiroaki Kitano, Taishin Nomura, and Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems 巻: 201(印刷中)
  • DOI: 10.1109/TPDS.2013.198
  • 査読あり
• [学会発表] GPUにおいて動的グラフを高速処理するためのフレームワークの検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三谷康晃, 伊野文彦, 萩原兼一
  • 学会等名: 第14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: 一橋大学一橋講堂(東京都)
  • 年月日: 20140107-08
• [学会発表] The Past, Present, and Future of GPU-Accelerated Grid Computing (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino
  • 学会等名: 1st International Symposium on Computing and Networking (CANDAR 2013)
  • 発表場所: Matsuyama, Japan
  • 年月日: 20131204-06
• [学会発表] GPUを用いた分枝限定法におけるメモリ参照効率を高めるための配列パッキング手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重岡謙太朗, 伊野文彦, 萩原兼一
  • 学会等名: 情報処理学会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: 沖縄産業支援センター(沖縄市)
  • 年月日: 20130930-1001
• [学会発表] GPUサイクル共有システムのための遊休時間予測手法の比較 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南翔太, 伊野文彦, 萩原兼一
  • 学会等名: 第12回情報科学技術フォーラム
  • 発表場所: 鳥取大学(鳥取市)
  • 年月日: 20130904-06
• [学会発表] Accelerating General and Heterogeneous Biophysical Simulations Using the GPU (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Okuyama, Masao Okita, Takeshi Abe, Yoshiyuki Asai, Taishin Nomura, Hiroaki Kitano, and Kenichi Hagihara
  • 学会等名: the 4th GPU Technology Conference (GTC 2013)
  • 発表場所: San Jose, CA, USA
  • 年月日: 20130318-21
• [学会発表] Fine-Grained Cycle Sharing of Idle GPUs for Homology Search (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Ino, Kenichi Hagihara
  • 学会等名: 4th GPU Technology Conference (GTC 2013)
  • 発表場所: San Jose, CA, USA
  • 年月日: 20130318-21
• [学会発表] 協調マルチタ ス キングを用いて短い遊休時間を活用するGPUグリッドシステムの提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡陽介, 伊野文彦, 萩原兼一
  • 学会等名: 情報処理学会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: 清風荘(あわら市)
  • 年月日: 20130221-22
• [学会発表] PhysioDesigner and Flint : a platform for multilevel modeling of physiological systems and simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe, Hideki Oka, Masao Okita, Tomohiro Okuyama, Kenichi Hagihara, Yoshihisa Kurachi, and Hiroaki Kitano
  • 学会等名: the 5th International Conference on Computational Bioengineering (ICCB 2013)
  • 発表場所: Leuven, Belgium
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] A versatile platform for multilevel modeling of physiological systems : Template/instance framework for large-scale modeling and simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe, Hideki Oka, Masao Okita, Tomohiro Okuyama, Kenichi Hagihara, Samik Ghosh, Yukiko Matsuoka, and Hiroaki Kitano
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC' 13)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2013-07-06
• [学会発表] Acceleration of Variance of Color Differences-Based Demosaicing Using CUDA (2012)
  • 著者名/発表者名: Muhammad Ismail Faruqi, Fumihiko Ino, and Kenichi Hagihara
  • 学会等名: 10th International Conference on High Performance Computing and Simulation (HPCS 2012)
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20120702-06
• [学会発表] Multilevel modeling of Physiological Systems and Simulation Platform : PhysioDesigner, Flint and Flint K3 service (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe, Masao Okita, Tomohiro Okuyama, Nobukazu Yoshioka, Shigetoshi Yokoyama, Masaru Nagaku, Kenichi Hagihara, and Hiroaki Kitano
  • 学会等名: the 12th IEEE/IPSJ International Symposium on Applications and the Internet (SAINT 2012)
  • 発表場所: Izmir, Turkey
  • 年月日: 2012-07-17
• [学会発表] 遊休GPUを用いて科学計算を高速化するGPUグリッドについて (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊野文彦
  • 学会等名: 平成23年度情報処理学会関西支部支部大会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] GPU向けマルチタスキングにおけるオーバヘッド削減の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡陽介, 伊野文彦, 萩原兼一
  • 学会等名: 第9回先進的計算基盤システムシンポジウム
  • 発表場所: 秋葉原コンベンションホール(東京都)
  • 年月日: 2011-05-26
• [備考]
  • URL: http://www-hagi.ist.osaka-u.ac.jp/