浮動小数点演算の正確さに関する投機を用いたJavaの数値計算の高速化

抄録

Javaの高速化の研究が盛んになされているが，数値計算の分野では依然Fortranに水をあけられたままである．その理由の1つに，浮動小数点演算の厳密な正確さ(accuracy)が原因で最適化が困難なことがある．とりわけ，融合型積和演算(fused multiply-add (FMA))命令や，再結合(reassociation)を利用できないことが，Javaの性能に大きく影響している．この論文では，浮動小数点演算の正確さに関する投機(floating-point (FP) speculation)を提案する．FP speculationは，既存アーキテクチャの余ったハードウェア資源(浮動小数点レジスタと演算ユニット)を利用して，各最適化対象に対し正確さの異なる2通りの計算(投機計算と検算)を同時に実行することで，Javaの言語仕様を満たしつつ平均実行時間を短縮する．