（様式 20）成果報告書

TSUBAME 共同利用 平成 27 年度 学術利用 成果報告書

利用課題名 ミニアプリケーションの開発と評価
英文：Development and evaluation of mini application software suite
利用課題責任者 小村幸浩
First name Surname Yukihiro Komura

Affiliation

所属 理化学研究所 計算科学研究機構
RIKEN Advanced Institute for Computational Science.

邦文抄録（300 字程度） 日本で開発しているミニアプリケーション集 Fiber は複数の異なる分野の科学技術計算アプリケーションで構成されている．ミニアプリは単純なカーネルだけでは再現できないアプリケーション本
来の計算挙動を見通しのよい行数で再現しており，利用制限の緩いライセンスで公開されている．ミニアプリの開発は日本のみならず他国でも行われており，本課題では他国のミニアプリを含めた個々のミニアプリに対し，TSUBAME 環境での動作確認および性能評価を行う．また，今年度に新たなに加わった Fiber ミニアプリのffb-mini に対し，インテル CPU を用いた大規模な計算の動作検証を行う．
英文抄録（100 words 程度） Fiber mini-application, which has been developed at Japan, is a suit of
the applications of computational science for various fields. Mini-application is the small application
with the source lines 1K-10K, and also includes communication and file I/O. Mini-application has
been published in other countries. In the project, we test those mini-applications on the TSUBAME
with the Intel processors and evaluate the performance of those mini-applications with the use ofScore-P.

Keywords: mini-application, performance analysis

背景と目的いライセンスで公開されている．日本の Fiber ミニアプ

ミニアプリは単純なカーネルだけでは再現できないアリは現在 8 本，Mantevo では 13 本，EXA2CT では 3 本のプリケーション本来の計算挙動を再現しており，利用制ミニアプリが公開されている．また，ミニアプリではない

限の緩いライセンスで公開されている．ミニアプリではが CORAL COLLABORATION[4]では現在 24 本

アプリケーションの主要計算部の再現のみならず，通の多岐にわたる分野のベンチマークアプリケーションが信，ファイル I/O の入出力の部分も再現しており，一つ公開されている．のアプリケーションとして完結している．そのため，ミニ

現在多数のミニアプリが各国により公開されている

アプリは広く HPC システムの性能評価に用いることが可が，個々のミニアプリの分野，手法，ボトルネックの解能な基盤ソフトウェアとしての位置づけを持つ事が期待析などは統一的には行われていない．本課題では，現されている．

在各国で公開されている全ミニアプリに対し，ミニアプリ集 Fiber[1]は日本で開発しているミニアプ

TSUBAME 環境を用いての動作確認および性能調査リ集である．ミニアプリ集 Fiber は「将来の HPCI システを行う．また，本年度に新たなに加わった Fiber ミニア

ムのあり方の調査研究・アプリケーション分野」の 2018

プリのひとつ，ffb-mini に対しての動作検証も行う．

～2020 年頃の計算科学ロードマップ課題を解決するためのアプリケーションから抽出したミニアプリ集であり，概要

複数の異なる分野の科学技術計算アプリケーションでアメリカで開発している Mantevo，ヨーロッパで開発構成されている．日本以外でもミニアプリ開発はされてしている EXA2CT では制限の緩いライセンスでソースおり，アメリカの Mantevo[2], ヨーロッパの EXA2CT[3]コードが公開されているが，個々のアプリケーションのなども日本の Fiber ミニアプリ集同様に利用制限の緩内容を詳細に記述した資料は乏しい．また， CORAL

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COLLABORATION はベンチマークを取ることに特化しており，アプリケーションの詳細の記述はほとんどない．
本課題では TSUBAME が試験的に導入している
Score-P を用いて，各国が公開している全ミニアプリとCORAL ベンチマークアプリの計 48 本のアプリケーションの動作確認および性能解析を行う．各アプリケーションでの関数呼び出しデータなどを参考にどのような手法が使用されているかを解析する．また，各関数の計算時間から，ホットスポット部分の調査するとともに，プロセス間のデータ転送量，通信マトリックなどデータも取得する．

次に現在公開されている Fiber 8 本，Mantevo 13本，EXA2CT 3 本のミニアプリ，CORAL ベンチマーク 24本の大規模 Intel プロセッサクラスタ上での動作検証を結果および考察行った．検証の結果，Fiber ミニアプリでは 8 本中 7 本，始めに 48 本のアプリケーションの内訳についての調

Mantevo では 13 本中 10 本，EXA2CT では 3 本中 1査を行った．48 本の科学分野から見た分類を図 1 に示本，CORAL では 24 本中 17 本のアプリケーションがす．図 1 の青色グラフは全体での頻度を表しており，赤TSUBAME 上で動作が可能であることを確認した．今色のグラフは Fiber ミニアプリの頻度を表している．図回 Score-P を用いて，性能解析を行うため，Score-P を

1 より，General が多いが，これには行列の計算やファ付随しアプリケーションの動作確認を行ったところ ，イル IO ベンチマークといった科学的な計算ではないア

Mantcvo では 1 本，CORAL でも 1 本のアプリケーショプリケーションが含まれている．また，Engineering はンでコンパイルエラーが発生した．今回，計算環境とし流体計算であり，現在 10 本のアプリケーションが公開て OpenMPI とインテルコンパイラを用いている動作確されている．また，図１より Fiber ミニアプリの分野が多認を行ったが，Mantcvo の幾つかのアプリケーションで岐に渡っている様子もわかる．

は OpenMPI でのコンパイルが出来ず，MPICH でのコンパイルが通るものが 2 つあった．実行可能なアプリ
ケーションに対し，Score-P を用いて性能解析を行い，Fiber ミニアプリでは 7 本，Mantevo では 8 本，
EXA2CT では 1 本，CORAL で 12 本のアプリケーションのボトルネックを特定した．
一方，今年度新たに Fiber ミニアプリに加わった
ffb-mini の大規模 Intel プロセッサクラスタ上での動作検証も行い，無事に動作することを確認した．

次に 48 本の計算手法から見た分類を図 2 に示す．

まとめ，今後の課題

図 2 より，構造格子でのアプリケーションが一番多く 14

本課題では現在公されている全ミニアプリとベンチ本のアプリケーションが存在している．また，非構造格マークアプリケーションの TSUBAME 環境での動作子のアプリケーションも 8 本存在している．それ以外に確認および性能解析を行った．現在利用可能なアプ

Map Reduce のアプリケーションも現在 2 本存在していリケーションは計 48 本あり，48 本の科学的な分野，る．図 2 より Fiber ミニアプリの計算手法も多岐に渡っ計算手法の分類を行った．加えて，計 48 本のアプリている様子もわかる．

ケーションの TSUBAME 環境での動作確認および（様式 20）成果報告書
Score-P を用いた性能解析も行った．また，今年度
新たに Fiber ミニアプリに加わった ffb-mini に対し，大規模 Intel プロセッサクラスタ上での動作確認も行った．

[1]Fiber : http://fiber-miniapp.github.io/[2]Mantevo:https://mantevo.org/[3]EXA2CT: http://www.exa2ct.eu/index.html[4]CORALCOLLABORATION

https://asc.llnl.gov/CORAL-benchmarks/: