疎行列に対応した行列言語コンパイラCMCの開発

URI http://harp.lib.hiroshima-u.ac.jp/hiroshima-cu/metadata/875
ファイル
タイトル
疎行列に対応した行列言語コンパイラCMCの開発
別タイトル
CMC : A Compiler for Sparse Matrix Computations(Language Processor)
著者
氏名 川端 英之
ヨミ カワバタ ヒデユキ
別名 KAWABATA Hideyuki
氏名 鈴木 睦
ヨミ スズキ ムツミ
別名 SUZUKI Mutsumi
抄録

数値計算プログラムの記述を容易にするためにMATLABをはじめとする行列言語が開発され,ラピッドプロトタイピング用途等に広く利用されている.行列言語プログラムはインタプリタで実行される場合が多いが,処理の高速化を目的とし,行列言語コンパイラを用いて静的解析により余分な動的処理を排除して Fortranなどのコンパイル言語記述に変換する手法が検討されつつある.しかしながら,大規模数値計算コード記述を想定して疎行列の扱いを考慮した取り組みはなかった.これに対し我々は,密行列と疎行列を区別なく扱うことを可能にする行列言語コンパイラCMCを開発した. CMCはMATLABに基づくコードをFortran 90に変換することができ,対角,三角などの行列形状情報の検出機能とそれに基づく最適化機能も備える.試作した処理系をSOR法やCG法のMATLAB コードに適用して実測したところ,係数が疎行列の大規模コードにおいて,SOR法で7倍以上,CG法でも3倍以上,MATLAB実行環境よりも高速に実行でき,行列言語をベースとした大規模数値計算コード開発の可能性が確認できた. Matrix languages such as MATLAB have been widely used for numerical computations, especially as rapid prototyping tools. Those systems are basically interpreted to support typeless and flexible programming environments. Due to this fact, unfortunately, execution speed of a program written in a matrix languages is limited compared to a code in a general-purpose compiled language like Fortran. Recently, studies have revealed that the translation of matrix language scripts into programs written in compiled language would be a promising approach for high-speed computation with matrix languages. However, none of existing compilation systems seems to be able to handle sparsity of matrices attaining high-performance of translated codes. In this paper, we propose a compiler for large-scale sparse matrix computations, named CMC. Distinguishing features of CMC include the functionality to utilize sparse data structures and the optimization facility based on the detailed information of shapes of matrices, e.g., triangular, diagonal. CMC translates annotated MATLAB scripts into Fortran 90 programs. Experimental results show that the translated SOR and CG programs by CMC run seven times and three times, respectively, as fast as MATLAB interpretation, which confirms our method's effectiveness.

査読の有無
掲載雑誌名
情報処理学会論文誌. コンピューティングシステム
45
SIG11(ACS7)
開始ページ
378
終了ページ
392
出版年月日
2004-10-15
出版者
情報処理学会
ISSN
03875806
本文言語
日本語
資料タイプ
学術雑誌論文
著者版フラグ
出版社版
権利情報
ここに掲載した著作物の利用に関する注意:本著作物の著作権は(社)情報処理学会に帰属します。本著作物は著作権者である情報処理学会の許可のもとに掲載するものです。ご利用に当たっては「著作権法」ならびに「情報処理学会倫理綱領」に従うことをお願いいたします。 The copyright of this material is retained by the Information Processing Society of Japan (IPSJ). This material is published on this web site with the agreement of the author (s) and the IPSJ. Please be complied with Copyright Law of Japan and the Code of Ethics of the IPSJ if any users wish to reproduce, make derivative work, distribute or make available to the public any part or whole thereof. All Rights Reserved, Copyright (C) Information Processing Society of Japan.
関連URL
旧URI
区分
hiroshima-cu