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研究について
筑波大学計算科学研究センターに設置されているPACS-CS, T2K-Tsukuba,
FIRSTを始めとする、各種大規模並列処理環境におけるハイパフォーマンスコ
ンピューティング技術(アーキテクチャ、ネットワーク、システムソフトウェ
ア、アプリケーションへの適用、チューニング)の研究を行なっている。現在
は主にクラスタ型並列処理システムにおけるシステムソフトウェアとアプリケー
ションチューニングの研究を進めている。対象アプリケーションは、QCD、分
子動力学法(Molecular Dynamics)、物性物理学(密度汎関数法)、計算宇宙物理
学等である。
Gigabit Ethernetのようなコモディティネットワークは、SAN等に比べ非常に高い対価格性能比を持つが、絶対性能の点でそれらに劣る。これに対し、Gigabit Ethernetをトランク結合することにより、バンド幅と耐故障性の両者を追及するクラスタ向けネットワークシステムRI2N (Redundant Interconnection with Inexpensive Network)を開発中である。また、複数の空間分散された上位層スイッチに、L2レベルでトラフィックを自動分散させ、上位層でのバンド幅ボトルネックを作らないfat treeを構築する技術や、その応用として従来の超並列計算機向けネットワークをコモディティ技術だけで実現する手法等の研究を行なっている。
現在、全ての汎用プロセッサはマルチコア化によって高いピーク性能を実現しているが、実際の計算、特にメモリバンド幅を要求するアプリケーションではその複数コアが全て実効性能に結びつくとは限らない。また、マルチコアプロセッサの導入により、高性能クラスタは、マルチコア／マルチソケット／マルチノードという多階層の複雑なアーキテクチャを持っており、この上で多階層のメモリとネットワークを用いた総合的な性能チューニングを行うのは困難である。アプリケーションの特性を抽出し、それに最適化したコアやソケットの利用、メモリ配置、通信処理をバランスさせることが重要である。そういった処理をできるだけ自動化し、アプリケーション性能チューニングを実現する手法を研究中である。
高並列クラスタ(または超並列計算機)を汎用計算機部、重力専用計算機GRAPEを
専用計算機部として、両者を融合した各種並列処理プラットフォームの研究を行
なっている。両システムを両側に置き、その間を並列リンクによる高バンド幅ネッ
トワークで結合したHMCSを、現在計算科学研究センターで稼働させている。また、
グリッドRPCに基づくHMCS-Gも試験運用中である。
2004年度から始まったFIRSTプロジェクトでは、GRAPE-6のコンパクト版として
Blade GRAPEを開発し、これを高性能PCサーバに塔載した高密度実装型のHMCS-E
を実現する。2005年6月現在、16ノードが稼働中で、2006年6月には256ノードの
フルシステムが完成する予定である。完成時の性能は、合計で38.5 Tflops(汎用
計算機部3.5 Tflops、専用計算機部35 Tflops)にもなる。
現在、Peta-scaleからExa-scaleを睨んだ様々な計算科学研究が進められてい
るが、絶対性能の確保には何らかのアクセラレータの導入が不可欠になってき
ている。ヘテロジニアスアーキテクチャシステムの構築と、その上でのプログ
ラミングは重要なテーマで、これらに基づく今後のＨＰＣプラットフォームに
関する研究を行っている。
数少ない貴重なリソースである専用計算機をグリッド上に展開し、
グリッドRPCによって遠隔利用するシステムHMCS-Gを開発している。グリッドRPC
であるOmniRPCを用い、実際に、流体計算と重力計算の連成計算に応用している。
従来型の直接網方式の超並列計算機向け相互結合網から、超並列計算機CP-PACSに用いら
れているような多次元クロスバによる間接網まで、広範囲な相互結合網におけ
る転送性能、それらに向いたアルゴリズム等に焦点を当て、それらの性能評価
を高いコスト/パフォーマンスで実現する手法について研究している。