2016年度 大規模計算論   High Performance Computing

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開講元
数理・計算科学コース
担当教員名
松岡 聡  遠藤 敏夫 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(H114)  金3-4(H114)  
クラス
-
科目コード
MCS.T407
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2016年12月14日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

スーパコンピュータを中心に、その構成法における最新の幾つかのテーマにおいて、キーとなる論文を通じて掘り下げていきます。現代のスーパコンピュータは、その最大級のものは数百万のCPUコアを内包し、更にハードウェアのマルチスレッドにより数百万から数千万の内部並列性が実現されており、更にそれらにデータを供給する為に、ペタバイト/秒級のメモリシステムがあって、全体がインターネット全体に匹敵する性能のネットワークによって結合されています。これらの技術を、授業内の議論によってその構成要素を明らかにし、大規模計算に必要な技術的本質をとらえてきます。

到達目標

【到達目標】 スーパコンピュータなどの大規模な計算機は情報システムとして非常に重要ですが、その構成法は通常の計算機と比較して、規模・性能などの種々の要件により複雑です。本講義では、大規模計算機システムを構成する際の大故障性・データ・GPUなどの高速プロセッサの利用法等の最新技術を習得する事を目標とします
【テーマ】主にスーパーコンピュータを中心として、その構成にまつわる最新の技術・アルゴリズム・プログラミングなどが主体的なテーマです。これらの技術はスーパコンピュータだけでなく、現代の最新のITシステムの構成技術でもあり、広い応用範囲があります。

キーワード

スパコン、スーパコンピュータ、HPC、メニーコア・GPU、ビッグデータ、高速結合網、広帯域メモリ。並列処理、並列プログラミング言語、耐故障性、省電力

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
-

授業の進め方

授業は米国の反転授業形式で行われる。指定された事前の課題論文を選定し、授業で発表を行い、種々の質問に答える。他の学生も事前に論文を読み、全体で討論を行って、本質的な理解に到達する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 スーパコンピュータの歴史 なし
第2回 スーパコンピュータのにおける最先端のアプリケーション 事前に指定された論文を予習する
第3回 スーパコンピュータにおけるハードウェアアーキテクチャ:CPU 事前に指定された論文を予習する
第4回 スーパコンピュータにおけるハードウェアアーキテクチャ:結合網 事前に指定された論文を予習する
第5回 スーパコンピュータにおけるメモリアーキテクチャ 事前に指定された論文を予習する
第6回 スーパコンピュータにおけるデータの扱い 事前に指定された論文を予習する
第7回 スーパコンピュータにおけるシステムソフトウェア:OS 事前に指定された論文を予習する
第8回 スーパコンピュータにおけるシステムソフトウェア:ランタイム 事前に指定された論文を予習する
第9回 スーパコンピュータにおけるプログラミング法:OpenMP 事前に指定された論文を予習する
第10回 スーパコンピュータにおけるプログラミング法:MPI 事前に指定された論文を予習する
第11回 スーパコンピュータにおける性能モデリング・評価の基礎 事前に指定された論文を予習する
第12回 スーパコンピュータにおける性能モデリング・評価のツール 事前に指定された論文を予習する
第13回 スーパコンピュータにおける耐故障性:チェックポイント法 事前に指定された論文を予習する
第14回 スーパコンピュータにおける耐故障性:リカバリの手法 事前に指定された論文を予習する
第15回 将来のスーパコンピュータの動向 事前に指定された論文を予習する

教科書

なし

参考書、講義資料等

小柳・佐藤・中村・松岡「スーパーコンピュータ (岩波講座 計算科学 別巻) 」、岩波書店、2012

成績評価の基準及び方法

発表(40%), 授業中の議論時のQ&A(30%)、ならびに最終レポート(30%)

関連する科目

  • MCS.T233 : 計算機システム
  • MCS.T334 : プログラミング言語処理系
  • MCS.T213 : アルゴリズムとデータ構造
  • MCS.T214 : オートマトンと数理言語論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

計算機アーキテクチャおよび並列処理に関する基本的な知識、C言語

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