MPI による仮想並列処理

MPI による仮想並列処理

情報論理工学研究室

　阪木 康寿

•

研究内容

•

背景

•

並列処理

•

仮想並列計算機　

• MPI

（

）

•

並列行列積計算

•

測定結果・考察

•

結論

発表の構成

研究内容

•

複数のプロセッサを用いる並列処理により

、処理速度の高速化について実験を行う

•

並列処理を実行するために仮想並列計算機 を構築する

• n

行

列である正方行列

の

乗を求める

行列積計算を並列化して処理時間を測定

並列処理

•

プロセッサの処理速度は物理的な限界がある

•

複数のプロセッサを用いて単一のプロセッサを 用いるよりも高速に処理を行う

しかし並列計算機は非常に高価である

仮想並列計算機の構築

仮想並列計算機

•

複数の計算機をネットワークで接続し、

各計算機をノードとして並列処理を行う

。

•

仮想並列計算機の実装には

を用いる

。

仮想並列計算機の構成

MPI （ Message Passing Interface ）

• MPI Forum

による並列コンピューティン グの規格でありプログラミング言語では ない。 規格に基づいて実装された

ライブラ リを用いてプログラムの並列化を行う。

•

本研究では

実装ライブラリの一つで

ある

を用いて並列化を行った。

並列行列積計算

•

プログラミングには

言語を用いる 並列化前の計算量　

•

問題サイズを分割して各計算機に処理を

分散することで並列化を行う

問題サイズの分割

p1 p1

p2 p1

p2

p3

p4 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8

並列行列積計算

•

プログラミングには

言語を用いる 並列化前の計算量　

•

問題サイズを分割して各計算機に処理を分 散することで並列化を行う

•

ホストで乱数により行列を生成し、各計算

ノードへ送信する。計算ノードは担当領域

の処理を行い結果をホストへ返す

データ通信

ノード 1

ノード 2 ノード 3 ・・・・・・・・ ノード 8

・・・・・・・・

ホスト

ノード 1

生成した行列を 各ノードに送信す る

計算結果を１つづ つホストへ返す

ホスト

測定結果

行列サイズ

CPU

数

1 76.2 610.5 2 40.8 323.8 4 21.7 174.5 8 12.6 89.3

単位：秒

測定結果

オーバヘッドに関する考察

ホスト

p2

p3

p4

各ノードから一つ

ずつデータを送信

していくため、ノ

ードの数に正比例

する形でオーバヘ

ッドが増加すると

予測される。

考察

•

処理時間はプロセッサ数に対し反比例に近い 推移と言える。

•

通信・遅延時間によるオーバヘッドはプロセ ッサ数に対し比例に近い推移と考えられる。

均質な性能のプロセッサを増加させるほ

ど単純な処理時間は短縮可能であると言え

るが、通信・遅延によるオーバヘッドの

増加も考える必要がある。

結論

データ処理の高速化において、並列処理が 有効な手段であると言える

並列化によって処理速度は確実に向上してい る

また、既存の計算機やネットワークで構

築でき、仮想並列計算機はコスト面にお

いても優秀と言える