大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680336
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 周吾 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (90272442) ; 池口 満徳 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (60261955)
• Keywords: 大規模並列システム / 並列プログラミング環境 / 科学技術計算 / プロセッサ割当て / スケジューリング / マスタ / スレープ方式 / 分子動力学シミュレーション / 空間分割法

Research Abstract

本研究は、大規模並列システムにおいて、利用者が指定するタスク間の依存関係をもとに、きめの細かい効率的な並列処理を実現するプロセッサ割当て方針(スケジューリング方針)を開発することを目的とする。本年度は、まず、基盤となる並列プログラミング環境を構築し、その上で基本的なプロセッサ割当て方針を実現した。以下に、今年度の主な研究成果を挙げる。
1. タスクを記述するための操作インタフェースおよび基本となるタスク構造を設計・実装し、ユーザが記述したタスクの依存関係をもとに基本的な負荷分散を行う並列プログラミング環境Parsleyを開発した。本システムは、現在、大規模並列計算機日立SR2201、Sun UltraEnterpriseで稼働している。
2. 科学技術計算の重要なアプリケーションである分子動力学シミュレーションのプログラムをParsleyに適用し、並列化を行った。並列化は、従来の空間分割法に従い、各タイムステップの力の計算および座標の計算をタスクとして記述した。Parsleyの機構により、タスクの依存関係に基づく効率的なプロセッサ割当てが行われ、従来の空間分割法と比較し、プロセッサ128台で約3倍の高速化を達成した。
3. 実行結果の受渡しを、スケジューリングを行うマスタプロセッサを介さずに、タスクを実行するスレーブプロセッサ間で直接行う機構、複数のタスクを連続して同一プロセッサに割り当て、実行結果を共有メモリで高速に受け渡す機構を開発した。現在、これらの機構を有効に生かすため、負荷分散とプロセッサ間通信の高速化の双方を考慮したスケジューリング方針を開発している。

Research Products

• [Publications] 村田達也: "Parallel programming environment with dependence-driven subtask scheduling-Design and application to molecular dynamics simulations" Proceedings of the 2nd IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Networks. 650-653 (1998)
• [Publications] 中村周吾: "Parallel algorithm for efficient calculations of second derivatives of conformational energy function in internal coordinates" Journal of Computational Chemistry. 19,15. 1716-1723 (1998)
• [Publications] 久原泰雄: "Time-of-reduction-recovery prediction in neural networks of variable topology to improve enzyme classification" Proceedings of the International ICSC/IFAC Symposium on Neural Computation. 23-25 (1998)
• [Publications] 田崎康一: "Molecular dynamics simulations in aqueous splution : Application to free energy calculation of oligopeptides" Journal of Physical Chemistry B. 102. 6419-6424 (1998)
• [Publications] 吉川裕: "隠れマルコフモデルによるタンパク質構造クラスの解析" 電子情報通信学会論文誌D-II. J81-D-II,7. 1656-1665 (1998)
• [Publications] 池口満徳: "Roles of hydrogen bonding and the hard core of water on hydrophobic hydration" Journal of Physical Chemistry B. 102. 5891-5898 (1998)