A Productive Programming Environment for Supercomputers Using Distributed Shared Memory with Task Parallelism

スーパーコンピュータは莫大な計算性能を持つ並列分散型計算機であるが、分散メモリというメモリアーキテクチャが一因となって、従来からアプリケーション生産性に問題が指摘されてきた。本研究では、この生産性の改善によるスーパーコンピュータの利用促進を目的として、共有メモリとタスク並列という2つの有望なプログラミングモデルに着目し、それらに基づいた新たな分散共有メモリ (DSM) 処理系を開発し評価した。本年度における顕著な進捗はDSM自体の性能改善であり、実行トレースを高速に記録して描画できる新たな性能解析ツールを開発することで、詳細な性能解析に基づいたDSMの改良を可能にした。DSM処理系の性能に関しては、複数のベンチマークプログラムについてほぼ修正せずにハードウェア共有メモリでの性能を上回っており、ホーム移動手法やタイムスタンプベースコヒーレンスといった本研究の提案手法による高速化も確認した。さらに、既存のDSM処理系に対し絶対性能の向上を確認した他、マイクロベンチマークでの性能調査なども行った。性能向上が達成されなかったベンチマークに関しても、OSやノード間通信といったDSM以外の部分で律速されていることを性能解析で明らかにした。タスク並列に関しては、当初予定していたプロセス間ワークスティーリングの処理系は本年度中に実現できなかったが、プロセス間への拡張を意図した新たなタスクスケジューラを実装して評価した。このスケジューラは拡張性と低オーバーヘッドを両立できるよう設計されており、プロセス内スケジューリングのベンチマークにおいて既存処理系と同等以上の性能結果となることを確認している。対外発表としては、以前提案したソフトウェアオフローディング手法の改良かつ一般化について、通信オフローディングに関する論文を福岡らと共著で発表した。

スーパーコンピュータは莫大な計算性能を持つ並列分散型計算機であるが、分散メモリというメモリアーキテクチャが一因となって、従来からアプリケーション生産性に問題が指摘されてきた。本研究では、この生産性の改善によるスーパーコンピュータの利用促進を目的として、共有メモリとタスク並列という2つの有望なプログラミングモデルに着目し、それらに基づいた新たな分散共有メモリ (DSM) 処理系を開発し評価した。本年度における顕著な進捗はDSM自体の性能改善であり、実行トレースを高速に記録して描画できる新たな性能解析ツールを開発することで、詳細な性能解析に基づいたDSMの改良を可能にした。DSM処理系の性能に関しては、複数のベンチマークプログラムについてほぼ修正せずにハードウェア共有メモリでの性能を上回っており、ホーム移動手法やタイムスタンプベースコヒーレンスといった本研究の提案手法による高速化も確認した。さらに、既存のDSM処理系に対し絶対性能の向上を確認した他、マイクロベンチマークでの性能調査なども行った。性能向上が達成されなかったベンチマークに関しても、OSやノード間通信といったDSM以外の部分で律速されていることを性能解析で明らかにした。タスク並列に関しては、当初予定していたプロセス間ワークスティーリングの処理系は本年度中に実現できなかったが、プロセス間への拡張を意図した新たなタスクスケジューラを実装して評価した。このスケジューラは拡張性と低オーバーヘッドを両立できるよう設計されており、プロセス内スケジューリングのベンチマークにおいて既存処理系と同等以上の性能結果となることを確認している。対外発表としては、以前提案したソフトウェアオフローディング手法の改良かつ一般化について、通信オフローディングに関する論文を福岡らと共著で発表した。