研究者の横顔

平木 敬

－東京大学大学院　教授－

プロフィール
所属：	東京大学大学院理学系研究科情報科学専攻
生年月日：1951年 9月11日
出身地：東京都

＜RWCでの研究概要と将来の抱負＞

　並列分散計算がこれからの計算形態であることに、今日異義を唱える人は少なくなっていると思います。今から15年前、128台の要素プロセッサを持つシステムにより得られる効率が高々30％であるとか、その予想すら楽観的過ぎ、汎用計算の並列処理は不可能であるとの指摘を受けたことを思い起こすと隔世の感があります。

　この状況が実現した原因には、様々な要因、特に非科学的側面として限りない計算能力に対する要求、従来手法による計算能力増大の行き詰まり、計算機価格の急速な低下、辛抱強いプログラマによるソフトウェア資産の蓄積、曲がりなりにも並列計算機が身近になったことがありますが、技術的、方式的側面から考えると、幾つかの重要な進歩が指摘できます：

・アーキテクチャ、コンパイラ両面にわたるデータフロー方式の確立
・自明な並列性利用と、同ソフトウェアの普及・高速かつ低レイテンシなデータ通信技術
・バス結合計算機におけるスヌープ方式の確立と普及

　前者は正しい結果を得る並列計算の実現へのアプローチであり、後者はプロセッサ間通信の高効率な実現へのアプローチであると理解されます。

　今後、並列処理がより汎用な目的で、より誰にでもアクセス可能なものとなるためには、上記方向性を更に押し進めるとともに現在の本流である計算システムとの連続性を保ち、スケーラビリティを強く持った分散並列的計算システム実現を目指すことが必要でしょう。

　この様な現状認識から、私の研究室では「分散的実現方式による汎用超並列計算システムの実現」を目標としたソフトウェア、アーキテクチャからハードウェアに至るまでの種々の研究を行っています。それら研究における中心は、バス結合で実現可能な領域を越えた規模における共有メモリの効率的実現方式、すなわち汎用かつ効率的な分散共有メモリ方式と捉えています。

　分散共有メモリ方式自身は既に長い歴史を持ったものであり、商用システムを含むプロトタイプシステムも数多く作成されてきました。しかしながら、これまで現れたほとんど全ての分散共有メモリシステムは (1) 互いに通信する並列計算モデルと相容れないか、(2)ネットワークのバンド幅またはレイテンシがボトルネックとなって現実的計算が不可能であるため、上記目標への距離がまだまだ遠いものでした。

　RWCにおける私の研究室の研究テーマは、これらの状況を反映したものです。すなわち、「超並列システムにおける分散共有メモリ方式の研究」では従来細粒度超並列処理方式に適用が困難であった分散共有メモリ方式を、同期と共有という視点を併合して解決し、データパラレル・メッセージパッシング・およびデータ駆動処理を統一的かつ効率的に扱う分散共有メモリ方式を確立することを目標としました。これだけでは抽象的で良く判らないと思いますので、具体的に行ったことを少し説明します。分散共有メモリをベースとした実用的並列処理方式を実現するためには、正しい方式を作成し、高速に動作し安価なシステムとして実現することが必要であることは勿論ですが、そこに至るまでの段階として：

(1) 十分に一般的であり、高い性能を持つメモリモデル
(2) その実現可能性を示すパイロットモデル
の繰り返しにより、経験と理論を深めていくことが肝心です。私達はまず同期と共有プロトコルの統合から出発し、最初のパイロットモデルである「お茶の水1号」を完成させました。そこから、さらに同期・共有と相互結合網の関係を明確化する必要が生じ、一般化されたコンバイニング機能を提案し、2つ目のパイロットモデルである「お茶の水5号」により現在実証を行いつつあります。1号から得られたもう一つの方向性として、共有が原因となる同期待ちが原因となる効率低下が、将来における分散的並列処理形態で一層深刻な問題となるとの認識から「エラスティックメモリ・コンシステンシモデル」を提案し、現在評価を行っています。

　今後の方向性として、これまでの研究により明確化された分散共有メモリ方式を用いた実証的プロトタイプを作成することにより、システムソフトウェア、アプリケーションプログラムを含めた検証を行うことを考えています。