Grid応用のための性能改善支援システムに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15700030
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 伊野 文彦 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (90346172)
• Keywords: 性能解析 / メッセージ通信パラダイム / 開発支援ツール / グリッド計算 / 性能予測 / MPI / ソフトウェア開発支援 / クラスタ計算

Research Abstract

平成15年度の研究計画は,未来開拓学術研究推進事業「外科領域を中心とするロボティックシステムの開発」と連携し,以下に示す2つの研究項目を遂行することである.
1.グリッド適応のための性能改善支援ツールの開発.
2.グリッドシミュレータの開発.
双方で得られた研究成果は論文誌および国際会議において発表し,高い評価を得た.さらに,連携の結果,多数の医用画像処理アプリケーションの開発を支援できた.
1.に対しては,並列アプリケーションの性能を改善するためにどのコードをどのように修正すべきか,という開発者の問いに直接応えるための手法を提案し,性能予測ツールPerWizとして実装した.PerWizの新規性は,改善効果の大きな箇所を改善手法とともに提示できることであり,典型的な性能改善手法をアプリケーションに適用した場合の性能(実行時間)を予測する.特に,ドミノ倒しのように改善効果が波及する箇所を自動的に検索することで,少ない修正で大きな改善効果を得る箇所を開発者に提示する.評価実験では,修正のための労力が同じであるにも関わらず,改善効果をおよそ3倍に向上できた.
2.に対しては,マスタ・スレーブ型プログラムがグリッドにおいて主流を占めることに着目し,マスタ・スレーブプログラムの性能を予測するためのモデルを開発した.これまでに開発した並列計算モデルLogGPSを拡張することにより,マスタにおけるメッセージ到着を検出するためのオーバヘッドをモデル化した.この結果,マスタ・スレーブ数および性能のトレードオフを理論上で解析することが可能になった.また,予測した実行時間の誤差は実際の実行時間に対して10%以内であり,予測精度が十分高いことも確認した.

Research Products

• [Publications] 神戸 友樹: "メッセージ通信プログラム改善可能性を評価するための性能予測ツール"情報処理学会:コンピューティングシステム. 44・SIG11. 101-110 (2003)
• [Publications] Yasuharu Mizutani: "Evaluation of Performance Prediction Method for Master/Slave Parallel Programs"IEICE Transactions on Information and Systems. E87-D・4(印刷中). (2004)
• [Publications] Fumihiko Ino: "PerWiz : A What-If Prediction Tool for Tuning Message Passing Programs"Proceedings of the 6th International Conference on High Performance Computing for Computational Science (VECPAR 2004). (印刷中). (2004)
• [Publications] Yasuharu Mizutani: "Developing Performance Predition Tools for Cluster Computing : Research Activities at Hokuriku IT Open Laboratory"Proceedings of the 1st International Symposium on Towards Peta-Bit Ultra-Networks (PBit 2003). 169-175 (2003)
• [Publications] Yasuharu Mizutani: "An Emulation System for Predicting Master/Slave Program Performance"Proceedings of the 9th European Conference on Parallel Computing (Euro-Par 2003). 135-140 (2003)
• [Publications] 神戸 友樹: "メッセージ通信プログラムの改善可能性を評価するための性能予測ツール"第1回先進的計算基盤シンポジウムSACSIS2003論文集. 357-364 (2003)
• [Publications] 神戸 友樹: "MPIプログラムの改善可能性を評価するための効率的な実行履歴の生成"情報処理学会研究報告. 2003-EVA-8(印刷中). (2004)
• [Publications] Yasuhiro Kawasaki: "High Performance Computing Service over the Internet for Intraoperative Image Processing"IEEE Transactions on Information Technology and Biomedicine. 8・1(印刷中). (2004)
• [Publications] Akira Takeuchi: "An Improved Binary-Swap Compositing for Sort-Last Parallel Rendering on Distributed Memory Multiprocessors"Parallel Computing. 29・11/12. 1745-1762 (2003)
• [Publications] Yasuhiro Kawasaki: "A High Performance Computing System for Medical Imaging in the Remote Operating Room"Proceedings of the 10th International Conference on High Performance Computing (HiPC 2003). 162-173 (2003)
• [Publications] Fumihiko Ino: "Design and Implementation of Parallel Nonrigid Image Registration Using Off-the-Shelf Supercomputers"Proceedings of the 6th International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI 2003). 327-334 (2003)
• [Publications] Masao Okita: "Debugging Tool for Localizing Faulty Processes in Message Passing Programs"Proceedings of the 5th International Workshop on Automated And Algorithmic Debugging. 127-142 (2003)
• [Publications] Fumihiko Ino: "A High Performance Computing Service over the Internet for Nonrigid Image Registration"Proceedings of Computer Assisted Radiology and Surgery : 17th International Congress and Exhibition (CARS 2003). 193-199 (2003)
• [Publications] Fumihiko Ino: "A Divided-Screenwise Hierarchical Compositing for Sort-Last Parallel Volume Rendering"Proceedings of the 17th International Parallel and Distributed Processing Symposium. (CD-ROM). 10 (2003)
• [Publications] 川崎 康博: "術中支援のための可動域計算の並列化"第1回先進的計算基盤シンポジウムSACSIS2003論文集. 179-180 (2003)
• [Publications] 川崎 康博: "PCクラスタを用いた2次元/3次元剛体位置合わせの高速処理"電子情報通信学会技術研究報告. MI2003-84. 53-58 (2003)
• [Publications] 池田 孝利: "デスクトップ・ボリュームレンダリングのための解像度制御によるビデオメモリ使用量削減"情報処理学会研究報告. 2003-CG-113. 39-44 (2003)
• [Publications] 松井 学: "累積下透明度の伝搬による並列ボリュームレンダリングの計算量削減"電子情報通信学会技術研究報告. CPSY2003-21. 13-18 (2003)
• [Publications] 伊藤 文彦: "PCクラスタによる非剛体位置合わせの高速化"第22回日本医用画像工学会大会抄録集. (CD-ROM). 8 (2003)