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2014 年度 実施状況報告書

エクストリームコンピューティング向けた不揮発性メモリによるプログラム構成法

研究課題

研究課題/領域番号 26540050
研究機関東京工業大学

研究代表者

佐藤 仁  東京工業大学, 学術国際情報センター, 特任助教 (00550633)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード不揮発性メモリ / GPGPU / 高性能計算 / ビッグデータ
研究実績の概要

不揮発性メモリが登場し、スーパーコンピュータやクラウドデータセンターへの搭載が 進んでいるものの、その利用は従来のファイルシステム上のファイルと同様であり、不揮発性メモリデバイス本来の性能や可能性を活かしきれていない。そこで、ソフトウェアからの不揮発性メモリデバイス利用に関する要素技術の研究推進を目的とし、不揮発性メモリをDRAMの拡張領域として扱うための方式の検討を進めた。具体的には、我々が開発を進めているGPUアクセラレータと不揮発性メモリデバイスを搭載したスーパーコンピュータ向けのMapReduce処理系であるhamarを基盤として、KeyとValueからなる単純なデータ構造をCSR(Compressed Sparse Row)形式やELL(Ellpack)形式などの疎行列計算で用いられるデータ構造に類似した省メモリで演算処理に向いたデータ構造に再構成し、その上で、GPUアクセラレータからDRAMやその拡張領域となる不揮発性メモリへの高速なI/Oを行う手法の検討や初期の実装を行なった。また、不揮発性メモリデバイスを活用し、CPU上のDRAMを超えるデータ・セットやGPU上のアクセラレータ上のメモリを超えるデータ・セットに対するSortの高速処理を実現し、hamarへの組み込みを進めた。さらに、不揮発性メモリデバイスとGPUアクセラレータを協調利用するための手法の検討として、不揮発性メモリデバイスからGPUアクセラレータへデータのストリーミングによる非同期転送の実装の設計にも着手を行なった。

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

当初計画どおり、ないし、若干前倒しで研究を進めることができ、概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

概ね計画どおり進展し、不揮発性メモリをDRAMの拡張領域として使うための初期の設計や実装が進みつつある。これらの実装の完成度を高め、安定化をすることが第一の課題である。その他、計画にある、"不揮発性メモリとGPUアクセラレータの協調利用"や、"プロセスマイグレーションによるデータアクセスの高速化の検討"などに関しても、随時可能な部分は前倒しで進めることを検討している。

次年度使用額が生じた理由

プログラムの実装が想定よりも効率的に進展したため、次年度使用額に違いが生じた。

次年度使用額の使用計画

スーパーコンピュータやクラウドなどの大規模計算環境での評価、様々な不揮発性デバイスでの評価や、学会参加への旅費に当てたい。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] NVM-based Hybrid BFS with Memory Efficient Data Structure2014

    • 著者名/発表者名
      Keita Iwabuchi, Hitoshi Sato, Yuichiro Yasui, Katsuki Fujisawa, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      Big Data (Big Data), 2014 IEEE International Conference on

      巻: - ページ: 529 - 538

    • DOI

      10.1109/BigData.2014.7004270

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Large-scale Distributed Sorting for GPU-based Heterogeneous Supercomputers2014

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Shamoto, Koichi Shirahata, Aleksandr Drozd, Hitoshi Sato, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      Big Data (Big Data), 2014 IEEE International Conference on

      巻: - ページ: 510 - 518

    • DOI

      10.1109/BigData.2014.7004268

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Out-of-core GPU memory management for MapReduce-based large-scale graph processing2014

    • 著者名/発表者名
      Koichi Shirahata, Hitoshi Sato, Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      Cluster Computing (CLUSTER), 2014 IEEE International Conference on

      巻: - ページ: 221 - 229

    • DOI

      10.1109/CLUSTER.2014.6968748

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hybrid BFS Approach Using Semi-External Memory2014

    • 著者名/発表者名
      Keita Iwabuchi, Hitoshi Sato, Ryo Mizote, Yuichiro Yasui, Katsuki Fujisawa and Satoshi Matsuoka
    • 雑誌名

      Parallel & Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW), 2014 IEEE International

      巻: - ページ: 1698 - 1707

    • DOI

      10.1109/IPDPSW.2014.189

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 将来のスーパーコンピュータにおけるエクストリームなビッグデータ処理にむけたTSUBAME2での取り組み2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤仁, 上野晃司, 白幡晃一, 社本秀之, 松岡聡
    • 雑誌名

      TSUBAME e-Science Journal

      巻: 12 ページ: 2 - 7

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Big Data Processing on GPU-based supercomputers2015

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Sato
    • 学会等名
      GPU COE Achievement Award, GPU Technology Conference
    • 発表場所
      San Jose
    • 年月日
      2015-03-17 – 2015-03-17
  • [学会発表] Extreme Big Data (EBD) Next Generation Big Data Infrastructure Technologies Towards Yottabyte/Year2014

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Sato
    • 学会等名
      2014 ATIP Workshop: Japanese Research Toward Next-Generation Extreme Computing in conjunction with SC14
    • 発表場所
      New Orleans
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-17
  • [学会発表] Extreme Big Data: Convergence of Extreme Computing and Big Data Technologies2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤仁
    • 学会等名
      Japan Lustre User Group 2014
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-17
  • [学会発表] 不揮発性メモリを考慮した大規模グラフの高速処理2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤仁
    • 学会等名
      メモリモリープラスワークショップ
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-17
  • [学会発表] TSUBAME2におけるGPUを用いた大規模データ処理2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤仁
    • 学会等名
      GPU Technology Conference Japan 2014
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-07-14 – 2014-07-14
  • [学会発表] Abstractions for Convergence of Big Data and HPC in Deep Memory Hierarchy Machines2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Matsuoka, Hitoshi Sato
    • 学会等名
      Workshop on Programming Abstractions for Data Locality (PADAL 2014)
    • 発表場所
      Lugano, Switzerland
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-04-29

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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