理化学研究所 計算科学研究センター

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OVERVIEW 計算科学研究機構とは

システムソフトウェア研究チーム

高性能計算・ビッグデータ・AIのためのシステムソフトウェア開発

当研究チームは、スーパーコンピュータ「富岳」および将来のシステムに対して、ユーザ環境の継続性と利便性を考慮しながら先端的システムソフトウェアスタックの整備および研究開発を行っている。具体的には、以下のシステムソフトウェアスタックに取り組んでいる。

  • OS カーネル
    メニーコア型並列計算機向け軽量カーネルMcKernel を開発している。Linux API を有しLinux で動作するアプリケーションはMcKernel 上で効率よく動作する。現在、Intel 社の最新Xeon Phiで稼働しており、「富岳」への移植を進めている。
  • 新プロセス・スレッド実行モデル
    PiPと呼ばれる新しいプロセス・スレッド実行モデルを開発している。PiP実行モデルでは複数のプロセスが同一のアドレス空間を共有する。PiPはOSカーネルを修正することなくユーザレベルで実装されており、その移植性は非常に高い。
  • MPI 通信ライブラリ
    アルゴンヌ国立研究所が中心となって開発しているMPI 通信ライブラリの一実装であるMPICH 通信ライブラリを「富岳」に実装している。 特に、「富岳」の通信ハードウェアを効率よく利用できる機構を開発している。
  • ファイルI/Oミドルウェア
    実時間ジョブ間ファイルI/O を実現するファイルI/OライブラリであるDTF を開発している。

おもな研究成果

Linux コンパティブル軽量カーネルMcKernel の開発
以下の図はminiFE(Finite Element mini-application)と呼ばれるベンチマークコードを筑波大と東大が共同で運用しているOakforest-PACS上で実行結果である。McKernelはLinuxに比べて3.5倍の性能向上を達成している。

図:miniFE (CORAL benchmark suite)

新プロセス・スレッド実行モデルPiPの開発
SNAP(放射線輸送コード)と呼ばれるベンチマークコードを使ってPiPを評価した。SNAPのコードはMPIやOpenMPの最新規格であるthread multiple通信やnested threads機能を利用している。OpenMPスレッドをPiPタスクに置き換えたMPI+PiPコードを実装した。以下の図はOakforest-PACS上で実行結果である。1024コアにおいて、MPI+PiPはMPI+OpenMPに比べて2.5倍の性能向上を達成している。

図:SNAP(CORAL Benchmark Suite)

関連サイト

PCクラスタコンソーシアム

チームリーダー 石川 裕

チームリーダー
石川 裕(いしかわ ゆたか)

略歴: 詳細を見る
1987
慶應義塾大学大学院工学研究科電機工学専攻博士課程修了(工学博士)
1987
通商産業省電子技術総合研究所(現 産業技術総合研究所)
1993
技術研究組合 新情報処理開発機構出向
2002
東京大学大学院情報理工学系研究科コンピュータ科学専攻助教授
2006
東京大学大学院情報理工学系研究科コンピュータ科学専攻教授
2010
東京大学情報基盤センターセンター長
2010
AICSシステムソフトウェア研究チーム チームリーダー(兼務)
2014
AICSシステムソフトウェア研究チームリーダー、フラッグシップ2020プロジェクトリーダー、同プロジェクトシステムソフトウェア開発チームリーダー
アニュアルレポート
FY2017
(PDF 1MB)
FY2016
(PDF 258KB)
FY2015
(PDF 927KB)
FY2014
(PDF 2.90MB)
FY2013
(PDF 1.69MB)
FY2012
(PDF 1.32MB)
FY2011
(PDF 325KB)