計算科学研究センター コデザイン推進チーム

研究概要

コデザイン推進チームは、「富岳」の開発における、ハードウェア・システムソフトウェア・アプリケーションソフトウェアの「Co-design:コデザイン」を担当します。現代の並列度が高い複雑なプロセッサは、アプリケーションのことを考えずに「汎用」に設計し、それを使ってもらう、という考え方では設計が困難になってきており、またアプリケーションの側も、利用するハードウェアの特性を考えてアルゴリズム、実装、最適化をすることが必須になっています。このような観点から、プロセッサアーキテクチャ、アプリケーションのアルゴリズムの全体にまたがった協調設計をする、というのが「コデザイン」です。

具体的には、設計初期には、新しいマシン上で、ターゲットアプリケーション（性能評価の指標となるアプリケーション）の性能見積もりを行い、ハードウェアとソフトウェアの両面から障害となる部分（ボトルネック）を見つけ出し、改善案を示します。

設計後期には、相互に影響し合うハードウェアとシステムソフトウェア、アプリケーションの動作を調査し、さらなる性能改善をめざします。

また、さらに、今後のプロセッサの進化の方向を考慮し、ハードウェアの性質により適合した新しいアルゴリズムを検討し、その実装が容易にできるようなDSL(ドメイン特化言語)やアプリケーション開発フレームワークの開発も進めていきます。

研究主分野

• 情報学

研究関連分野

• 複合領域
• 総合理工

キーワード

• 大規模天体物理シミュレーション
• 計算機アーキテクチャ
• 高性能計算

主要論文

• 1.Muranushi, T., Nitadori, K., and Makino, J.:
  "Nanoblock Unroll: Towards the Automatic Generation of Stencil Codes with the Optimal Performance"
  Proceedings of the Second Workshop on Optimizing Stencil Computations, 49-55 (2014).
• 2.Yoshifuji, N., Sakamoto, R., Nitadori, K., and Makino, J.:
  "Implementation and evaluation of data-compression algorithms for irregular-grid iterative methods on the PEZY-SC processor"
  2016 6th Workshop on Irregular Applications: Architecture and Algorithms (IA3), 58-61 (2016)
• 3.Muranushi, T., Hotta, H., Makino, J., Nishizawa, S., Tomita, H., Nitadori, K., Iwasawa, M., Hosono, N., Maruyama, Y., Inoue, H., Yashiro, H. and Nakamura, Y.:
  "Simulations of below-ground dynamics of fungi: 1.184 pflops attained by automated generation and autotuning of temporal blocking codes"
  IEEE Press, P.3 13, (2016)
• 4.Muranushi, T., Nishizawa, S., Tomita, H., Nitadori, K., Iwasawa, M., Maruyama Y., Yashiro, H., Nakamura, Y., Hotta, H., Makino, J., Hosono, N. and Inoue, H.:
  “Automatic generation of efficient codes from mathematical descriptions of stencil computation”
  ACM, 17-22 22, (2016)
• 5.Sumi, T., Maruyama, Y. and Mitsutake, A.:
  "A reference-modified density functional theory: An application to solvation free-energy calculations for a Lennard-Jones solution"
  The Journal of Chemical Physics, Volume 144, Issue 22, P 224104 (2016)
• 6.Tanaka, H., Ishikawa, Y., Sakamoto, R., Nakamura, T., Kimura, Y., Nitadori, K., Tsubouchi, M., Makino, J.:
  "Automatic Generation of High-Order Finite-Difference Code with Temporal Blocking For Extreme-Scale Many-Core Systems"
  Fourth International Workshop on Extreme Scale Programming Models and Middleware (2018).

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