片桐孝洋の講義資料置き場
電気通信大学 大学院情報システム学研究科
情報ネットワークシステム学専攻 「情報システム学特別講義３」 |
２０１３年夏学期開講
近年、京コンピュータに代表される世界トップクラスのスーパーコンピュータが開発され注目されている。それに伴い、スーパーコンピュータの技術を取り扱う高性能計算（HPC）分野も注目されている。そこで本講義では、HPCに関する講義を修士学生向けの内容で開講し、ＨＰＣ分野の基礎技術を習得することを狙う。
特に並列処理と、並列プログラミングのための通信ライブラリMPI(Message Passing Interface)の知識は必須であり、スーパーコンピュータ利用の観点から詳しく解説する。
並列プログラミング実習に関する話題を取り上げ、実際にスーパーコンピュータを利用する際に必要となる技術についても紹介する。
ＨＰＣ分野で近年注目されている、ソフトウェアの自動チューニング技術に関する話題も取り扱い、ＨＰＣ分野の基礎から最新技術まで幅広く解説する。
【講義日程】
前期火曜４限（14:40-16:10)
IS棟１階
【教科書（演習書）】
 「スパコンプログラミング入門－並列処理とMPIの学習－」
片桐 孝洋 著、
東大出版会、
ISBN978-4-13-062453-4、発売日:2013年03月中旬, 判型:A5, 200頁
【本書の特徴】
・C言語で解説されています。
・C言語、Fortran90言語のサンプルプログラムが付属しています。
・数値アルゴリズムは、図でわかりやすく説明されています。
・本講義の内容を全てカバーしています。
・内容は初級です。初めて並列数値計算を学ぶ人向けの入門書です。
【参考書】
「並列数値処理 - 高速化と性能向上のために -」
金田康正 東大教授 理博 編著、
片桐孝洋 東大特任准教授 博士（理学） 著、
黒田久泰 愛媛大准教授 博士（理学） 著、
山本有作 神戸大教授 博士（工学） 著、
五百木伸洋 ㈱日立製作所 著、
コロナ社、
発行年月日：2010/04/30 ， 判 型： A5， ページ数：272頁、
ISBN：978-4-339-02589-7， 定 価：3,990円 （本体3,800円＋税5%)
【本書の特徴】
・Fortran言語で解説されています。
・数値アルゴリズムは、数式などで厳密に説明されています。
・本講義の内容に加えて、固有値問題の解法、疎行列反復解法、FFT、ソート、など、主要な数値計算アルゴリズムをカバーしています。
・内容は中級～上級です。専門として並列数値計算を学びたい人向きです。
●レポート締切予定
２０１３年８月１２日（月）２４時
PDF形式で、片桐まで電子メールで提出
| PDFファイル |
日付 |
内容・コメント |
１．IS20130409.pdf
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2013年4月9日 |
ガイダンス：
スパコンとは何か？ほか |
２．IS20130416.pdf
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2013年4月16日 |
プログラム高速化の基礎（その１）：
性能評価指標、データ分散方式、ベクトルどうしの演算、ベクトル‐行列積、ほか |
３．IS20130423.pdf
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2013年4月23日 |
プログラム高速化の基礎（その２）：
階層メモリ、アンローリング、ブロック化、その他の高速化技術、ほか |
| ４．IS20130507.pdf |
2013年5月7日
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MPIの基礎：
MPIインターフェースの説明、リダクション演算、数値計算ライブラリについて、ほか
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| ５．IS20130514.pdf |
2013年5月14日
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OpenMPの基礎：
OpenMPの概念、並列化事例、ほか |
| ６．IS20130521.pdf |
2013年5月21日
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Hybrid並列化技法（MPIとOpenMPの応用編)：
MPIとOpenMPの同時利用、並列化事例、ほか
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７．IS20130528.pdf
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2013年5月28日 |
プログラム高速化の応用
ボトルネック同定と対応、その他 |
８．IS20130611.pdf
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2013年6月11日 |
行列-ベクトル積の並列化：
サンプルプログラム（行列-ベクトル積）の実行、並列化の注意点 |
９．IS20130618.pdf
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2013年6月18日 |
べき乗法の並列化：
べき乗法とは、サンプルプログラム（べき乗法）の実行、並列化の注意点
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１０．IS20130625.pdf
IS-rep-20130625.pdf
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2013年6月25日 |
行列‐行列積の並列化：
行列‐行列積とは、ループ交換法、ブロック化（タイリング）法、Ｃａｎｎｏｎのアルゴリズム、Ｆｏｘのアルゴリズム、ＳＵＭＭＡ、ＰＵＭＭＡ、Ｓｔｒａｓｓｅｎのアルゴリズム、サンプルプログラム（行列‐行列積（１）：簡単版）の実行、並列化の注意点 |
１１．IS20130702.pdf
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2013年7月2日 |
LU分解法の並列化：
LU分解法（ガウス・ジョルダン法、ガウス消去法、枢軸選択、LU分解法（外積形式、内積形式、クラウト法、ブロック形式ガウス法、縦ブロックガウス法、前進・後退代入））、サンプルプログラム（LU分解法）の実行、並列化のヒント、演習課題、レポート課題 |
１２．IS20130709.pdf
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2013年7月9日 |
非同期通信：
１対１通信に関するMPI用語、サンプルプログラム（非同期通信）の実行 |
１３．IS20130716.pdf
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2013年7月16日 |
疎行列反復解法の並列化：
疎行列データ構造、疎行列‐ベクトル積、疎行列反復解法 |
１４．IS20130723.pdf
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2013年7月23日 |
ソフトウエア自動チューニング：
背景、ソフトウエア自動チューニングとは、ＦＩＢＥＲ方式、自動チューニング記述言語ＡＢＣLｉｂＳｃｒｉｐｔ、ソフトウエアデモ、レポート課題 |
１5．IS20130730.pdf
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2013年7月30日 |
エクサフロップスコンピューティングに向けて：
エクサに向けた壁、新アーキテクチャ（GPU、インテルMIC）、次世代スパコンの調査研究、計算科学者とのコ・デザイン、ほか
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■登録者：４１名、単位取得者：３５名 （単位取得率：８５．３％）
●成績内訳
〇優：３２名
〇良：２名
〇可：１名
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