Cellスピードチャレンジ2008 実施報告 津邑 公暁 (名工大) 吉見 真聡 (慶應大) 中田 尚 (奈良先端大) 片桐 孝洋 (東大) 吉瀬 謙二 (東工大) ○ 1

発表のながれ 背景 開催趣旨とプラットフォーム 設計 実装 評価と考察 まとめと今後の課題 2

開催趣旨 昨年度ご好評につき 以下のような点が評価された ユニークな Cell/B.E. 挑戦的アーキテクチャ チップマルチプロセッサのための 並列プログラミングに対するノウハウ蓄積 並列プログラミングにおける課題の明確化 豪華な賞品 協賛各社から豪華な賞品をご提供いただいた 3

プラットフォーム：Cell/B.E. 4

発表のながれ 背景 開催趣旨とプラットフォーム 設計 実施体制と課題決定への過程 実装 評価と考察 まとめと今後の課題 5

実施体制 実行委員会 Cellチャレ2007 の実行委員を中心に構成 Cellチャレ2008 の最初の方向付け 投票による自由課題入賞者の決定に関与 Headquarter 本発表の共著を中心に構成 さまざまな決定事項の原案を作成し委員会に諮る 問題作成WG 片桐を中心に問題の具体案を作成 吉見を中心にツールキットを作成 6

規定課題の概要決定 2007/10/26 キックオフミーティングにて 前年はソートであった 数値系・非数値系のバランスを考え，議論の結果LU分解に 当初の懸案事項 「HPC以外の人が上位に食い込むのは難しいかも?」 運営側から 参考文献や定番アルゴリズムを提示することで スタートラインのギャップを埋める努力をした 7

発表のながれ 背景 開催趣旨とプラットフォーム 設計 実施体制と課題決定への過程 実装 実施環境と課題詳細 評価と考察 まとめと今後の課題 8

Cell Reference Set Cell/B.E. を筐体に収めた パッケージ Cell/B.E.搭載基盤 専用冷却装置 基本ソフトウェア 開発環境 さまざまなインタフェース 9

実施環境 Cell Open Cafe 財団法人 北九州産業学術推進機構 (FAIS)半導体技術センター さまのご厚意によりご提供 Cell RS x5 FAIS 北九州地域の産学官連携 研究開発・学術研究推進 10

課題 規定課題部門 連立一次方程式の解法 参加資格は学生のみ 自由課題部門 Cell/B.E. を利用し，参加者が自由に課題を設定 参加資格は学生に限定せず 11

規定課題部門 詳細 連立一次方程式の解法 連立一次方程式 Ax = b の解ベクトル x を求める問題 解ベクトル x は1本である保証はないとする m 本の解ベクトルをまとめた行列 X = (x1 x2 … xm) と m 本の右辺ベクトルをまとめた行列 B = (b1 b2 … bm) を用いると AX = B の X を求める問題 12

規定課題部門 詳細 連立一次方程式の解法 行列 A 非対称行列，対称行列，帯行列など密行列とした 大きさは 32の倍数 であるとした 解精度を要求 残差ベクトルのノルムを定義し， 逐次実行結果（ツールキットによる）のノルムの 3倍までを許容範囲とした 評価方法 予選ラウンド 決勝ラウンド 13

自由課題部門 詳細 課題 参加チームが自由に設定 Cell/B.E. を用いて実装 評価方法 実行委員 20名（委員長除く）の投票により決定 各実行委員は2票を持ち投票 1チームには1票までとし，2チームまで投票可とした 14

規定1位 規定2位 規定3位 ひびきの賞 自由1位 自由2位 自由3位 ひびきの賞 賞品 東芝 SCE FAIS 旅行券 旅行券 15

発表のながれ 背景 開催趣旨とプラットフォーム 設計 実施体制と課題決定への過程 実装 実施環境と課題詳細 評価と考察 上位入賞チームの紹介 まとめと今後の課題 16

規定課題1位 東京工業大学 小長谷研究室 規定課題2位 TenForks （東北大学） 規定課題3位 redb （会津大学大学院） ひびきの賞 Qubit （東工大大学院） 自由課題1位 Mitochondria （総研大） Cell Broadband Engine に対する重力多体問題計算の最適化 自由課題2位 東京工業大学 小長谷研究室 Cell BE プログラムの最適化手法の提案 自由課題3位 itotlabo（千葉大） Cellを用いたクラスタシステムによる計算機合成ホログラムの高速化 ひびきの賞 ひびきの神経細胞（九工大大学院） Cell B.E. によるSIMD-oriented Fast Mersenne Twister を用いた Particle Swarm Optimization 上位入賞チーム 17

規定部門1位 紹介 東京工業大学 小長谷研究室 メモリアクセスボトルネックに注目 並列度の高い right-looking ではなく， あえて更新領域の時間的局所生の高い left-looking を採用 ソフトウェアキャッシュにより データ再利用性を最大限に引き出す 137.8 GFLOPS を達成 SPE 7基 の場合の 理論ピーク性能 179.2 GFLOPS の 76.9% IBM の従来記録 75.9% を上回った！ 18

発表のながれ 背景 開催趣旨とプラットフォーム 設計 実施体制と課題決定への過程 実装 実施環境と課題詳細 評価と考察 上位入賞チームの紹介 stats まとめと今後の課題 19

運営に関するもの ミーティング等 全1回 処理メール件数 集計 3名（津邑，中田，吉見）で約2日 津邑：全試行，実行時間取得，集計 中田：プログラム作成，集計表作成 吉見：プログラム作成 20 ，愚痴聞き ，愚痴聞き

実行回数の推移 ツールキット 公開 6432 予選ラウンド 決勝 ラウンド 5207 課題詳細 公開 平均 1224/日 平均 1673/日 21

チーム別総実行回数（本選終了日まで） 規定1位 規定3位 11776 津邑 規定4位 規定2位 11620 6422 22

発表のながれ 背景 開催趣旨とプラットフォーム 設計 実施体制と課題決定への過程 実装 実施環境と課題詳細 評価と考察 上位入賞チームの紹介 statistics まとめと今後の課題 次回に向けて… 23

今後の課題（１）：参加者層の拡大 参加者層 大学以外の参加者を増やしたい 24

今後の課題（２）：プラットフォーム Cell/B.E. 本来ヘテロではあるが， コンテストではSPEプログラムのみ改変可能とした それでもある程度の「定石」が確立できた? SIMD，ループアンロール， DMAダブルバッファリング，… やはりメモリアクセスがポイント このままでよいのか? これまででカバーできていないような問題の分野選択 プラットフォーム自体の再考? 25

委員会 アドバイザリ委員会 実行委員会 26

さいごに 主催 情報処理学会 計算機アーキテクチャ研究会 情報処理学会 組込みシステム研究会 情報処理学会 ハイパフォーマンスコンピューティング研究会 協賛 財団法人 北九州産業学術推進機構 (FAIS) 株式会社 東芝セミコンダクター社 株式会社 ソニー・コンピュータエンタテインメント 日本アイ・ビー・エム 株式会社 そして コンテストにご参加下さった皆様 おかげさまで盛況に終わりました ありがとうございました 27