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2013 年度 実施状況報告書

CPU/GPU混載プロセッサのためのソースレベル自動並列化システムの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 25330055
研究種目

基盤研究(C)

研究機関宇都宮大学

研究代表者

馬場 敬信  宇都宮大学, オプティクス教育研究センター, 教授 (70092616)

研究分担者 大津 金光  宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00292574)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード計算機システム / 自動並列化 / CPU/GPU混載プロセッサ
研究概要

本研究は、マルチコアCPU/GPUのコア数増大やトランザクショナルメモリのハードウェア機構装備など商用並列プロセッサの発展を踏まえ、ユーザには使い慣れた逐次的なプログラム記述を可能としつつ、実行時のプロファイル情報をもとにソースプログラムレベルでの自動並列化を行うシステムの研究開発を目的とする。このため、平成25年度においては、以下の研究を実施した。
(1)  CPU/GPU混載システムにおける並列化の際の課題抽出 ループを多用し、負荷の重たい計算を行う計算機合成ホログラムの課題に対して、GPU/CPU混載システムを用いて取り組むことにより、並列化に際して問題となるデータ依存関係の見極めや、メモリコアレッシング、シエアッドメモリにおけるバンクコンフリクトといったGPU固有の最適化法などについて、具体的な課題の抽出を行い、今後の並列化の足掛かりを作った。
(2) オンラインで取得すべきプロファイル情報とその検出法の確立 プロファイル情報として考えている制御フローとデータ依存関係について、実行時における具体的な検出法を検討した。
(3) Valgrindを用いたプロファイリングシステムの構築 動的バイナリ変換を行うツールであるValgrindを用いることにより、機械命令独立な実行パスとデータ依存のプロファイリングシステムを設計・試作するとともに、これを実際のループに適用して、正しく動作することを確認した。
(4) 取得したプロファイル情報を活用した並列化法の基礎検討 マルチコアプロセッサを対象としたパイプライニングによる並列化に関する研究の成果を論文として公表するとともに、制御とデータの依存関係から、並列実行可能性を見極める方法について、基礎的な検討を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画に沿って、実際のCPU/GPU混載プロセッサにおける並列プログラミングによる課題抽出を行うとともに、機械命令独立な実行パスとデータ依存のプロファイリングシステムの設計・試作を行うなど、25年度に予定していた具体的なシステムの研究開発に着手した状況にあるため。

今後の研究の推進方策

現在まで、研究は順調に進んでおり、今後当初の研究計画に沿って進める予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Accelerating sequential programs on commodity multi-core processors2014

    • 著者名/発表者名
      Yuan-ming Zhang, Xiao Gang, Takanobu Baba
    • 雑誌名

      Journal of Parallel and Distributed Computing

      巻: Vol.74, Issue 4 ページ: 2257-2265

    • DOI

      10.1016/j.jpdc.2013.12.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An automatic thread decomposition approach for pipelined multithreading2013

    • 著者名/発表者名
      Yuanming Zhang, Kanemitsu Ootsu, Takashi Yokota, Takanobu Baba
    • 雑誌名

      International Journal of High Performance Computing and Networking

      巻: Vol.7, No.3 ページ: .227-237

    • DOI

      10.1504/IJHPCN.2013.056526

    • 査読あり
  • [学会発表] Parallel Computation Method for Large-Scale Computer-Generated Holograms by Decomposition of Object and Hologram Planes2014

    • 著者名/発表者名
      Boaz Jessie Jackin, Hiroaki Miyata, Takeshi Ohkawa, Kanemitsu Ootsu, Takashi Yokota, Takanobu Baba, Yoshio Hayasaki and Toyohiko Yatagai
    • 学会等名
      Proc. International Conference on Optics and Oproelectronics (ICOL-2014)
    • 発表場所
      Dehradun, Uttarakhand, India
    • 年月日
      20140305-20140308
  • [学会発表] Interpolation-Based Object Decomposition and Parallel Computation Method for Large-Scale Computer-Generated Hologram2014

    • 著者名/発表者名
      Takanobu Baba, Hiroaki Miyata, Boaz Jessie Jackin, Takeshi Ohkawa, Kanemitsu Ootsu, Takashi Yokota, Yoshio Hayasaki, Toyohiko Yatagai
    • 学会等名
      Proc. 12th IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Networks (PDCN 2014)
    • 発表場所
      Innsbluck, Austria
    • 年月日
      20140217-20140219
  • [学会発表] Exploration of Highly Accurate Path Prediction Mechanism using Detailed Path History2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyoshi Jutori, Takanobu Baba, Kanemitsu Ootsu,Takeshi Ohkawa, Takashi Yokota
    • 学会等名
      Proc. 1st International Symposium on Computing and Networking ― Across Practical Development and Theoretical Research ― (CANDAR'13)
    • 発表場所
      Matsuyama, Japan
    • 年月日
      20131204-20131206
  • [学会発表] Proposal of Fast Calculation for Large-Scale Fresnel Hologram using Interpolation Method2013

    • 著者名/発表者名
      Boaz Jessie Jackin, Hiroaki Miyata, Yoshio Hayasaki, Toyohiko Yatagai, Takeshi Ohkawa, Kanemitsu Ootsu, Takashi Yokota, Takanobu Baba
    • 学会等名
      IWH 201 Digests (International Workshop on Holography and Related Technologies 2013)
    • 発表場所
      Kitami Institute of Technology, Hokkaido
    • 年月日
      20131015-20131017
  • [学会発表] Reconfigurable and Hardwired ORB Engine on FPGA by Java-to-HDL Synthesizer for Realtime Application2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ohkawa, Daichi Uetake, Takashi Yokota, Kanemitsu Ootsu, Takanobu Baba
    • 学会等名
      Proc. 4th International Symposium on Highly Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies (HEART 2013)
    • 発表場所
      Edinburgh, Scotland
    • 年月日
      20130613-20130614
  • [学会発表] Valgrindを用いたループイテレーション間依存を検出するプロファイラの開発

    • 著者名/発表者名
      大島 一輝,馬場 敬信,大津 金光,大川 猛,横田 隆史
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会講演論文集
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] GPUを用いた大規模計算機ホログラム生成プログラムの最適化

    • 著者名/発表者名
      宮田 裕章,Boaz Jessie Jackin,大川 猛,大津 金光,横田 隆史,早崎 芳夫,谷田貝 豊彦,馬場 敬信
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会講演論文集
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] 補間法による大規模計算機ホログラム生成のGPU による高速化

    • 著者名/発表者名
      宮田 裕章,Boaz Jessie Jackin,大川 猛,大津 金光,横田 隆史,早崎 芳夫,谷田貝 豊彦,馬場 敬信
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2013),講演番号 13pPD5
    • 発表場所
      Nara, Japan
  • [学会発表] ループにおけるパス予測と分岐予測の関連性についての考察

    • 著者名/発表者名
      金海 和宏,大津 金光,大川 猛,横田 隆史,馬場 敬信
    • 学会等名
      信学技報,Vol.113, No.169
    • 発表場所
      北九州市

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公開日: 2015-05-28  

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