新世代プロセッサのためのコンパイラと実行時システムによる多角的多目的最適化

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本研究では,DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)と呼ばれる機能に着目している.この機能は,一般にプロセッサの動作電圧とクロック周波数を動的に制御する技術を指し,現在では,Enhanced Intel SpeedStepなど多くのプロセッサで採用されている.しかもソフトウェアからでも,この機能を利用する(DVFS制御関数)ことにより,ハードウェアの動作電圧およびクロック周波数をn段階に切り替えることが可能である.本研究では,現在一般に入手可能なDVFS制御機能付きのプロセッサを搭載したPC4台で並列処理の実験環境(PCクラスタ)を構築・実験している.このDVFS機能を利用する省電力最適化の具体化案として,PCクラスタ上で動作する並列プログラムに対して,昨年度提案したアルゴリズムを,今年度は,一度の試行で入力データが変化しても対応可能とすべく実行時に最適化判定するように,より実用化/具体化した.基本的な考え方は,(1)まず与えられた並列処理プログラムを基本ブロックに分解し,同時に一度実行して消費電力を測定し,(2)ループ中で通信比率の多い連続する複数ブロックを一つにまとめ,(3)そうして得られたブロック群ごとに,ハードウェア側がソフトウェア側に許しているn段階のDVFS切り替えを実行時に試し,(4)その中からPCクラスタ全体の消費電力量を最適化する周波数f-bestを実行時に選び,(5)n+1回目以降の繰り返しを,その周波数で実行するように,DVFS制御関数を挟み込む.この手法を,実際にNAS parallel benchmark programsの複数の並列処理プログラムに適用し有効性を検証した.