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ハイパフォーマンスアプリケーション開発向けソリューション  

HPCアプリケーションへの増え続ける要求にどう対応するか

近年、ハイパフォーマンスコンピューティングの分野で取り扱う問題はますます大規模/複雑化しています。この増え続ける要求に応えるため、アプリケーションは常に以下の観点から進化し続ける必要に迫られています。

更なるパフォーマンスの向上
より高度な分析

大規模データの取り扱い

ローグウェーブ ソフトウェア製品を活用したハイパフォーマンスアプリケーション開発

 

ハイパフォーマンスコンピューティング環境を最大限に活用し、アプリケーションの開発効率を飛躍的に向上できるよう設計・開発されているローグウェーブ ソフトウェア製品群を活用することで、各分野における課題を解決することが可能です。

  並列化による更なるパフォーマンスの向上 >>>
  大規模データの取り扱いを考慮した設計 >>>
  より高度な分析を可能にするロジックやアルゴリズム >>>

 

 
並列化による更なるパフォーマンスの向上

ハードウェアがマルチコア/メニーコア化により更に高い処理能力を得たとしても、ソフトウェアがそれに対応しない限り、期待通りのパフォーマンス向上は得られません。既にアプリケーションの高性能化の鍵はソフトウェアにあり、ハードウェアの進化を最大限に活用するためには適切に並列化する必要があります。 しかし、並列アプリケーションの開発は容易ではなく、最適化はもちろん正しく動かすだけでも時間と手間がかかります。また、正常動作を達成しても、システム内部でのリソース(キャッシュ/メモリバス等)の競合による「待ち」のために期待されたほどの性能を得られないこともあります。

課題 ローグウェーブ製品を活用した解決方法
プログラムの並列対応にともなう複雑化

・ 並列化すべき場所の特定
・ 並列処理特有の問題
  (競合状態・デッドロック等)の予防

段階を踏んだ確実な並列化

・ シリアルコードの作成と最適化
SourcePro C++ および IMSL ライブラリを活用してシリアルコードを作成し、ThreadSpotter でパフォーマンス上のボトルネックを特定・対処

・ 並列化
シングルスレッドで問題なく動作することを確認した後、業界標準の並列化手法に加えてSourcePro C++および IMSL ライブラリの並列化機能/並列化対応ルーチンを活用してコードを並列化

デバッグの困難さ

・ 並列処理特有の問題への対処
・ 再現の難しいバグの発見・修正

・ TotalView のビジュアル/メモリデバッグ機能により並列化コードも効率的にデバッグ

・ ReplayEngine によるリバースデバッグ機能で「巻き戻し実行」を行いバグの原因箇所を特定
最適化の難しさ ThreadSpotter によりマルチコア/メニーコアハードウェア上でのマルチスレッドコードのパフォーマンスを評価し、改善をアドバイス

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大規模データの取り扱いを考慮した設計

取り扱うべきデータ量は飛躍的に増大し続けていますが、常にそのすべてが分析対象というわけではありません。分析ロジック/アルゴリズムが大規模データに対応していると同時に、適度な間引きやスケーリング等、データや分析結果の取り扱いを柔軟に行えないと、データの有効活用は望めません。 また、データの場所に対する考慮も必須です。データの大規模化により、近年のハードウェアの進化をもってしても全てをメモリ上に展開することは難しいでしょう。

課題 ローグウェーブ製品を活用した解決方法
大規模データの取り扱いの難しさ

・ 大規模データを想定していない設計   
・ 問題のある部分を特定しづらい
・ パフォーマンス上のボトルネックを
  特定しづらい

・ IMSL ライブラリSourcePro C++ および PV-WAVE は大規模データの取り扱いを前提とした設計となっており、パフォーマンスやデータの視覚的取り扱いも考慮

・ TotalView の Data graphical view によるデータのビジュアルデバッグや Array Viewer による高次元データのスライス(2D 表示)

・ ThreadSpotter を活用して大規模データを取り扱うプログラムを評価し改善ポイントを特定/指南

データが分散されている

・ SourcePro DB により、複数のデータソース(各社製データベース)が混在する環境でも統一的なデータアクセスが可能

・ TotalView により、複数のプロセス/スレッドに展開されたデータも GUI ベースで直感的に操作/デバッグ

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より高度な分析を可能にするロジックやアルゴリズム

これまでは分析ツールやビジネスインテリジェンスプラットフォームを活用して、大量に蓄積された貴重なデータを分析/可視化し、重要な判断の根拠として活用することがほとんどでした。今後もこの分野に対するニーズは重要であり続ける一方で、これら定型分析はこれまでの事象を予め決められた視点から評価するにとどまるため、従来以上に多様なアルゴリズムを用いて、これまでの手法では発見できなかった傾向を見出し今後起こりうる事象を予測するニーズも高まっています。

課題 ローグウェーブ製品を活用した解決方法
データの把握が困難 PV-WAVE PyIMSL Studio を活用し、データの迅速な入力/操作/解析/可視化により傾向を視覚的に把握
ロジック/アルゴリズムの選択と適用には時間と手間が必要 プロトタイプ開発に優れる PyIMSL Studio を活用してロジックやアルゴリズムを繰り返し評価し、様々なデータや状況に対応できるモデルを開発

ロジック/アルゴリズム開発の困難さ

・ ロジック/アルゴリズムそのものの
  正しさの保証
・ 並列環境下での正常動作の保証

IMSL ライブラリを活用したアプリケーション開発:

・ 40年以上の実績に裏打ちされ高い信頼性と安定性を誇る、多彩な機能をサポートする数値計算・統計解析用ルーチン群

・ NVIDIA CUDA, OpenMP, MPI 等の各種大規模/並列処理に対応

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