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論文

大規模シミュレーションをマネージメントする機能分散制御システム

上島 豊; 近藤 孝夫*; 磯貝 健太郎*

情報処理学会MPSシンポジウム論文集, 2003(14), p.151 - 158, 2003/10

大規模シミュレーションにおいて生成される大容量のデータをどのように扱い、どのように管理するかという問題は、最重要課題の一つである。研究者の多くが、シミュレーションや実験において、自らの経験であらかじめデータ出力を制限したり、処理をするデータを経験で限定したりすることで、データの洪水から研究の質を死守している。われわれは、上記問題に着眼して、この爆発増大するデータからより効率的に情報を取り出し、研究を推進するための仕組みの開発を行っている。その第一歩として、大規模シミュレーションに焦点を定め、研究過程で利用されるさまざまな作業を複合的に組合せ、実行,管理を行うシステムについて報告する。

論文

異機種計算機間MPI通信ライブラリStampiによるVPNを介したSCoreクラスタシステム間通信性能評価

辻田 祐一; 山岸 信寛*; 木村 和幸*; 大谷 孝之; 鶴岡 信彦*; 藤田 直行*

情報処理学会研究報告2002-HPC-92, p.7 - 12, 2002/10

PCクラスタにおける並列処理を支援する目的で開発されたSCoreは、利用者からはPCクラスタ内の各ホストを意識させないシステムとして作られており、SCoreが稼働しているクラスタは一つの計算機のように扱える。SCoreにおけるMPI通信ライブラリとしてMPICH-SCoreがあるが、クラスタ間通信を含む異機種計算機間ではMPI通信が出来ない。本研究では、このSCoreに、異機種計算機間MPI通信ライブラリStampiを移植し、クラスタ間の通信を可能にした。さらにStampiによるクラスタ間の通信性能の評価を行なった。

論文

ベクトル計算機における固体MD計算の高速化

板倉 憲一; 横川 三津夫; 清水 大志; 君塚 肇*; 蕪木 英雄

情報処理学会研究報告2001-HPC-88, p.67 - 72, 2001/10

地球シミュレータは、640の計算ノードを持ち理論ピーク性能は40Tflop/sである。プロセッサノードはピーク性能8Gflop/sのベクトルプロセッサ8個,16GBの共有メモリから構成される。本研究では地球シミュレータの計算ノードによる固体分子動力学法の計算プログラムのベクトル化と並列化を行い性能評価を行った。分子動力学法では、カットオフ半径内の粒子が互いに影響を与え、その粒子ペアを行列を用いて表現することができる。ベクトル化に際して、この行列表現にcompressed row formとjagged diagonalformを考える。jagged diagonal formはベクトル長がcompressedrow formよりも長くできるので、ベクトル化により適している。しかし、標準的な粒子対の情報からjagged diagonal formに変換するには時間がかかるため、全体の性能はより簡単なcompressedrow fromよりも低下した。compressed row formでは8CPUでの並列化により2.4から2.7倍のスピードアップとなった。

論文

データマイニングツールdataFORESTを用いた異機種分散計算機環境におけるプロセッサ負荷予測

茂田 有己光*; 林 拓也*; 小出 洋; 鹿島 亨*; 筒井 宏明*; 笠原 博徳*

情報処理学会第62回(平成13年前期)全国大会講演論文集, p.1_131 - 1_132, 2001/03

科学技術計算プログラムを異機種分散計算機環境上で並列分散実行するためのメタスケジューリング手法の効果的な実現のためには、各計算機のプロセッサ負荷やネットワーク負荷の予測値を用いてタスクの各計算機への割り当てを決める必要がある。動的負荷予測の研究としては、線形時系列モデルを用いて予測を行う研究やNetwork Weather Service(NWS)における複数の予測モジュールのうち最も誤差の少ないモジュールを用いて予測を行おうとする研究がある。本稿では、データマイニングツールdataFORESTを用いて、位相論に基づいたTCBM(Topological Cace-Based Modeling)でモデリングを行い、日本原子力研究所に設置されているCOMPACS上の資源情報サーバによって収集されたプロセッサ負荷情報をもとに、プロセッサ負荷の予測を行う手法を提案し、評価を行う。

論文

ワールドワイドメタコンピューティングの試みについて

今村 俊幸; 村松 一弘; 北端 秀行*; 金子 勇*; 山岸 信寛*; 長谷川 幸弘*; 武宮 博*; 平山 俊雄

情報処理学会研究報告2001-ARC-142, p.49 - 54, 2001/03

世界各国の計算機資源のみならずさまざまなネットワーク上の装置を有機的に結合し、一つの仮想計算機システムを構築する試みとしてメタコンピューティングが提案されている。原研では、これまで開発したSTA基本システムを利用してローカルエリアネットワーク内での実験を行ってきたが、さる11月に開催されたSC2000において、世界4ヶ国のスパコンを結合して世界規模での実験の試みに成功した。本実験では放射線情報推定システムを用いて世界4機関の並列計算機を利用し最大計510CPUの計算を行うことができた。また、計算と同時に放射線源の拡散過程の実時間可視化を行うことも成功した。本報告では、実験に使用した要素技術並びに実験の結果について報告する。

論文

IT-Based Laboratory構想における高度情報処理技術; Gridデータベースについて

磯貝 健太郎*

情報処理学会第63回全国大会報文集, p.3_475 - 3_476, 2001/00

e-Japan重点計画により、整備が進められているIT-Based Laboratory(仮想研究環境: ITBL)は、広域ネットワークに接続された高性能計算機及び情報資源を有効に利用する科学技術研究のための基盤を提供する。科学技術の多くの分野において行われる計算やシミュレーション結果である科学情報,及び文化財や美術品等に関する分化情報がGridデータベースに格納される。ITBLを利用することにより、複数の分野にまたがった共同研究や、巨大データベース、また計算機間の通信速度の向上を期待した、Gridコンピューティングの一例を挙げる。

論文

異機種計算機間通信ライブラリStampiにおける並列I/O機能の実装

辻田 祐一; 今村 俊幸; 武宮 博*; 山岸 信寛*

情報処理学会研究報告2000-HPC-84, p.43 - 48, 2000/12

われわれは、異機種並列計算機環境における分散並列I/OライブラリとしてMPI-2の仕様に基づいたStampi-I/OをStampiの通信基盤を用い開発した。科学技術計算分野でのアプリケーションでは大規模なデータを扱う傾向により、そのような大規模データを効率的に管理するために分散並列I/O機能が必要となってきた。このような状況に対し、複数の計算機間に効率的に分散して大規模データを管理するために、分散並列I/OライブラリStampi-I/Oを開発した。今回は開発の基礎となる機能のみに限定した開発及び性能評価を行った。本稿では、Stampi-I/Oを開発する目的、システムの構成,現状,性能評価テストそして将来の構築予定について述べる。

論文

並列計算機を利用した実時間可視化システム

村松 一弘; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

情報処理学会第58回 (平成11年前期)全国大会講演論文集, p.1_405 - 1_406, 1999/00

並列計算機サーバ上での流体解析の結果を、ネットワークで接続されたクライアント上で解析と同時に可視化するとともに、解析及び可視化のための種々のパラメータをクライアントのGUI(Graphical User Interface)で制御する実時間可視化システムを開発した。本システムでは、並列計算機上で流体解析から画像データ生成までの過程を並列処理することにより高速化するとともに、サーバからクライアントへの画像データ転送に画像圧縮技術を用いることにより、ネットワークの負荷を軽減している。またクライアント側はOS非依存の実現方式として、Javaアプレットを利用している。これによりWebブラウザさえインストールされていれば、実時間可視化が可能になっている。なおポスター講演では、会場のパソコンと当センターの複合並列計算機をネットワークで接続して、並列流体解析コードを利用したデモンストレーションを行う。

論文

地球シミュレータ用性能評価システムの開発

横川 三津夫; 新宮 哲*; 萩原 孝*; 磯部 洋子*; 高橋 正樹*; 河合 伸一*; 谷 啓二; 三好 甫*

情報処理学会研究報告, 99(21), p.55 - 60, 1999/00

地球シミュレータは、640台の計算ノードをクロスバネットワークで結合した分散メモリ型並列計算機である。それぞれの計算ノードは、16GBの主記憶装置を8個のベクトル計算機で共有しており、全体のピーク性能は40Tflop/s、主記憶容量は10TBである。地球シミュレータによるプログラムの実効性能を推定するため、地球シミュレータとそれに類似の計算機の動作をシミュレートできるソフトウェアシミュレータ(GSSS)を開発した。いくつかの基本的なプログラムを実行した処理時間について、実測値と推定値を比較した結果、平均で約1%の相対誤差が得られた。また、地球シミュレータの単体プロセッサによる基本的なプログラムの実効速度を推定した結果、平均で4.18Gflop/sが得られた。

論文

異機種並列分散コンピューティングのためのメタ・スケジューリングの構想

小出 洋; 武宮 博*; 今村 俊幸; 太田 浩史*; 川崎 琢治*; 樋口 健二; 笠原 博徳*; 相川 裕史

情報処理学会第56回(平成10年前期)全国大会講演論文集, p.3_613 - 3_614, 1998/00

異機種並列計算機をネットワークで接続した並列分散環境において、ネットワークや計算機の負荷など並列分散環境の動的な変化を考慮して処理を自動的に分配するメタ・スケジューリングの枠組を提案する。本メタ・スケジューリング方式では、ユーザあるいはコンパイラが生成した並列分散プログラムの中に挿入されているスケジューリングルーチンが計算機やネットワーク資源の各種情報を使用して、計算時間が最小化するように自動的に負荷分散を行う。

論文

複数の並列計算機上での科学技術計算のための統合利用環境の構築

武宮 博*; 今村 俊幸; 太田 浩史*; 川崎 琢治*; 樋口 健二; 小出 洋

情報処理学会研究報告HPC-67-17, 67(17), p.97 - 102, 1997/00

科学技術計算は多くの計算機資源を必要とするため、ネットワークに接続された複数の並列計算機を使用して1つの問題を並列分散的に処理する研究が盛んに行われている。科学技術計算プログラムの並列分散化とその実行には、複数の並列計算機を統合して使用できる計算機間通信基盤を備えた環境が必要とされる。本研究では、科学技術計算プログラムの並列分散化とその実行に必要な機能について議論し、それらの機能を実現する新しい並列分散処理のための総合環境、STA基本ソフトの第2版を提案し、並列分散処理への適用例を示す。

論文

並列マシンCenju-3上での流体解析のための実時間可視化システム

村松 一弘; 武井 利文*; 松本 秀樹*; 土肥 俊*

情報処理学会研究報告, 96(50), p.27 - 32, 1996/05

大規模流体解析と同時に解析結果を可視化する、実時間可視化システムを開発した。本システムはUNIXベースのネットワーク分散環境に対応しており、計算サーバとしての分散メモリ型並列マシンCenju-3と、XおよびMotifが装備されているクライアント・ワークステーション(WS)で動作する。並列計算サーバ上で、流体解析とイメージデータ生成までの処理を行い、解析結果の可視化表示と可視化のための諸パラメータの制御をクライアントで実行する。またJPEGのような画像圧縮技術を実装することにより、サーバからクライアントへの転送データの削減で図っている。これにより、バンド幅の狭いネットワークでもサーバからクライアントへのデータ転送がネックにならない。

論文

並列処理数値シミュレーションのためのスケーラビリティ検討方法

折居 茂夫*

HPC-58-5, 0, p.27 - 32, 1995/10

科学技術分野の高速数値シミュレーションを並列計算機で行う場合、シミュレーションの問題の性質、規模、計算機スキーム、アルゴリズム、プログラミング方法が、スケーラビリティに影響を与える。並列計算がシミュレーションプログラム中の並列性を利用するためである。更に、並列計算機のアーキテクチャ、性能仕様、言語等が並列計算機特有のオーバーヘッドを生み、並列性と密接に関係し、スケーラビリティの検討を困難にしている。本研究の目標は、スケーラビリティに影響を与えるパラメータを特定し、それらのパラメータを用いて並列処理時間のモデルを作り、測定と組み合せて、数値シミュレーションプログラムのスケーラビリティ検討方法を確立することである。本論文では、この方法を示し、妥当性を検討するため、例題にコレスキー法を用い、測定をVPP500、Paragonで行った。

論文

並列処理数値シミュレーションのためのスケーラビリティ検討方法

折居 茂夫*

情報処理学会第51回 (平成7年度後期)全国大会論文集, 0, p.6.119 - 6.120, 1995/00

科学技術分野の高速数値シミュレーションを並列計算機で行う場合、シミュレーションの問題の性質、規模、計算スキーム、アルゴリズム、プログラミング方法が、スケーラビリティに影響を与える。これらの項目が、並列計算機の異なったアーキテクチャ、性能スペック、言語等と密接に関係するためである。このためLINPACK等の簡単なプログラムのベンチマークテストでは、ターゲット数値シミュレーションのスケーラビリティを検討することができず、このことが、並列処理数値シミュレーションの普及の妨げになっている。本論文では、任意のターゲットプログラムに対し、プログラムの計算時間のモデル化とモデルの任意定数を測定によって求めることによる、複数の並列計算機のスケーラビリティを検討する方法について述べる。

論文

等方乱流シミュレーションコードの性能評価

横川 三津夫; 蕪木 英雄

情報処理学会研究報告, 93(33), p.37 - 44, 1993/04

近年スーパーコンピュータの発展とともに、ナビエ・ストークス方程式の直接数値シミュレーション(DNS)が行われている。しかし、高レイノルズ数の乱流現象シミュレーションには多大な計算時間とメモリが必要となるため流れ場の初期条件として対称性などを考慮した数値シミュレーションが行われている。本報告では、初期条件として対称性を仮定しない等方乱流数値シミュレーションを行うために作成したスペクトル法によるプログラムを、スーパーコンピュータVP2600/10上で性能評価した結果について述べる。コードの計算時間の大部分を占める3次元高速フーリエ交換では、項数が小さい所で、ベクトル計算時間がN$$^{2}$$log$$_{2}$$Nに比例することが分かった。また、項数128$$^{3}$$の乱流シミュレーションコードをベクトル計算した時に、約12.2倍の対スカラ速度向上比が得られた。

論文

並列計算機を利用した遮蔽安全評価用モンテカルロコードMCACEの高速化

川添 明美*; 南 多善*; 高野 誠; 増川 史洋; 内藤 俶孝

情報処理学会研究報告, 91(61), p.25 - 32, 1991/07

遮蔽安全評価用モンテカルロコードMCACEの並列化を行った。サンプル問題は「60Coガンマ-線源によるスカイシャイン問題」を使用した。これを高並列計算機AP1000のアーキテクチャ・ソフトウェア・シミュレータCASIMで計算時間の評価を行ったところ、400粒子8バッチを8セルで実行した場合、各セルの使用効率は、97.35%で1セルで実行した時の7.13倍計算時間が速くなった。さらに、実機AP1000での計算時間評価を行い、高速化度についても発表予定。

論文

DSMC法における並列処理の適用

渡辺 健二*; 鈴木 孝一郎*; 横川 三津夫; 山本 浩康; 蕪木 英雄

情報処理学会研究報告, 91(61), p.17 - 24, 1991/07

直接シミュレーション・モンテカルロ法(DSMC法)は、希薄気体から連続流体に近い流れまで、幅広い領域の流れのシミュレーションに有効な手法である。しかし、多数の模擬分子を取り扱う場合には、非常に長い計算時間とメモリを必要とする。本報告では、DSMC法における効率的な並列処理の手法とその性能評価の結果について述べる。分散メモリ型高並列計算機AP1000でのキャビティ流れの解析において、プロセッサ64台を使用した場合、1台での処理時間と比較して約42倍の速度向上が得られた。

口頭

認識能力を備えたデータ解析システム

木野 千晶; 鈴木 喜雄; 武宮 博; 中島 憲宏

no journal, , 

数値シミュレーションデータの物理的・工学的意味を、データ解析システムに認識可能な形式で記述するための科学概念語彙を提案する。科学概念語彙は、ある分野の科学概念を包括する科学概念フレームワークによって規定されており、解析体系や条件の異なる数値シミュレーション結果にも適用可能である。この語彙を用いてデータ解析内容を記述することで、数値シミュレーションから出力されたデータを研究者に代わって解析し、物理的・工学的に有意味な情報を抽出・提示するためのデータ解析システム(Cognitive methodology based Data Analysis System: CDAS)の実現が期待される。本論文では科学概念語彙のプロトタイプを構築し、実際の数値シミュレーション結果に適用することで、CDASの実現可能性を示す。

口頭

統制語彙を利用したSBM用ブラウザ機能の試作

長屋 俊; 板橋 慶造

no journal, , 

統制語彙を利用したSBM(ソーシャルブックマークサービス)用のブラウザ機能の試作を行った。SBMとは、各利用者ごとにURIを持つ電子情報資源をブックマーク及びタグを付与し、ソーシャルに情報共有できる仕組みであるが、従来のSBMでは利用者ごとに自由語によってタグ付けを行っているため、タグの表記方法に個人差があり同じ概念であっても異なるタグが付けられるなど、タグによる情報共有が機能していない場合も多い、という問題点がある。そこで、自由語ではなく体系的に整理された統制語彙をタグとして利用するためのSBM用のブラウザ機能の試作を行った。

口頭

4次元数値シミュレーションデータ探索のための対話的情報可視化

宮村 浩子; 河村 拓馬; 鈴木 喜雄; 井戸村 泰宏; 武宮 博

no journal, , 

時系列データのような4次元データから興味ある領域を対話的に選択して抽出するアプローチを提案する。大型計算機の性能の向上によって、数値シミュレーションは大規模化、複雑化している。原子力分野で扱われるシミュレーションも同様の傾向にある。ユーザは4次元データに対して、対話的な可視化によって4次元空間内のデータの分布を観察するが、大規模な数値シミュレーションデータを観察するのは、時間をかけても困難である。そこで我々は、一目で4次元空間内のデータの変化を可視化できるようにマトリクス形式で4次元情報を提示する情報可視化手法を開発し、そこから対話的な操作によって特徴領域を抽出できる4次元データの可視化技術を提案する。

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