処理の差異と順序を考慮した並列コレクション向けJava言語拡張

宗桜子; 佐藤芳樹; 千葉滋

文献

J-GLOBAL ID：201502225257870783 整理番号：15A0170522

処理の差異と順序を考慮した並列コレクション向けJava言語拡張

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資料名：
巻： 2013 号： HPC-140 ページ： WEB ONLY VOL.2013-HPC-140,NO.9 発行年： 2013年07月24日
JST資料番号： U0451A 資料種別：会議録 (C)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

並列コレクションを利用したステンシル計算に対して,領域毎に異なる計算や走査順序をユーザが柔軟に定義する為のJava言語拡張を提案する。JavaやScalaに導入された並列コレクションはステンシル計算と相性が良い。ステンシル計算のプログラムは格子空間上のセルを配列として表現し,その各セル上で周囲のセルの値を使って同一計算を反復処理するものである。並列コレクションを利用した反復処理は,低レベルなループ文ではなく,各セルでの計算がリスト内包表記で記述されラムダメソッドのようなコードブロックとして分離されるため処理順序が隠蔽される。そのため,プログラマは実行スケジューリングの最適化を意識せずにステンシル計算を並列分散化することができる。しかし,処理順序の隠蔽された素朴な並列コレクションでは,セル間に依存関係を持ったステンシル計算の実装は難しい。並列分散化されたステンシル計算では全ての配列要素で同じ処理が行われるのではなく,各計算ノードが担当する領域境界点では隣接ノードとの間の袖領域のデータ送受信や同期を実装する必要が出てくる。また,ノード間通信をバックグラウンド化する通信オーバーラップや,通信回数を削減する時間ブロッキング手法のような最適化を施すためには,コレクション要素間の細やかな実行順序制御も必要となってくる。本研究では部分処理と部分順序を定義するための部分メソッドディスパッチ(partial method dispatch)をJava言語に導入する。部分メソッドディスパッチは,データ範囲や実行順序を条件にメソッドを上書きできる言語機構である。これによりユーザは,袖領域での部分処理や,中心領域など他の部分領域との実行順序を,メソッド上書き条件として明示的に与えられる。これらは,上書きされるデータ範囲を付加する範囲指定構文と,上書きした部分メソッド間での実行順序を定義するためのprecedes構文を用いて記述される。また,同名メソッドの上書きによって走査順序を定義するため,既存の並列コレクションをそのまま再利用することができ,かつ別の上書き条件が実装されたクラスヘ容易に切り替えられるようになる。(著者抄録)

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汎用プログラミング言語 , ディジタル計算機方式一般 , 数値計算

引用文献 (5件)：

W. Augustin, V. Heuveline, and J. Weiss.: Optimized stencil computation using in-place calculation on modem multicore systems, In Euro-Par 2009, pp. 772-784, 2009.
T. Ekman and G. Hedin.: The JastAdd system - modular extensible compiler construction, Science of Computer Programming, Vol. 69, pp. 14-26, 2007.
M. D. Linderman, J. D. Collins, H. Wang, and T. H. Meng.: Merge: A programming model for heterogeneous multi-core systems, ASPLOS 2008, pp. 287-296, 2008.
Z. DeVito, N. Joubert, F. Palacios, S. Oakley, M. Medina, M. Barrientos, E. Eisen, F. Ham, A. Aiken, K. Duraisamy, E. Darve, J. Alonso, and P. Hanrahan.: Liszt: A domain specific language for building portable mesh-based PDE solvers, In SC'11, pp. 1-12, 2011.
Project Lambda, http://openjdk.java.net/projects/lambda/

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