JAIST Repository: 北陸先端科学技術大学院大学情報科学センタ利用の手引

Japan Advanced Institute of Science and Technology

JAIST Repository

https://dspace.jaist.ac.jp/

Title

北陸先端科学技術大学院大学情報科学センタ利用の手

引

Author(s)

志田, 和人; 河瀬, 剛; 宮崎, 純; 井口, 寧

Citation

Technical memorandum (School of Information

Science, Japan Advanced Institute of Science and

Technology), IS-TM-94-0002M: 1-91

Issue Date

1994-11-11

Type

Others

Text version

publisher

URL

http://hdl.handle.net/10119/8442

Rights

Description

テクニカルメモランダム（北陸先端科学技術大学院大

北陸先端科学技術 大学院大学

情報科学 セ ンタ 利用の手引

志 田 和 人,河 瀬 剛,宮 崎 純,井 口 寧 1994年11月11日 IS-TR-94-0002M 北 陸 先 端 科 学 技 術 大 学 院 大 学 情 報 科 学 研 究 科 〒923-12石 川 県 能 美 郡 辰 口 町 旭 台15 [email protected],[email protected],[email protected],[email protected] OKazuhitoShida,TakeshiKawase,JunMiyazaki,YasushiInoguchi,1994 1SSNO918-7561 o.●

巻頭言

本 書 は北 陸 先 端 科 学 技 術 大 学 院 大 学(JAIST)情

報 科 学 セ ン タ ー の 保 有 す

る超 並 列 マ シ ン等 の 利 用 方 法 を書 い た ユ ー ザ ー ・マ ニ ュ ア ル で あ る.

JAISTは1992年

の 発 足 以 来,キ

ャ ンパ ス ・ネ ッ トワ ー クFr・ntnet上

の

超 並 列 マ シ ンや ミニ ス ー パ コ ン ピ ュ ー タ を研 究 ・教 育 の た め の 基 本的 な イ

ン フ ラ ス トラ クチ ャ と して 整 備 して き た.当

初 は そ れ ぞ れ の マ シ ン の 利

用 者 が 整 備 を進 め る こ と を原 則 と し て きた が,利 用 者 の 関 心 が 高 ま り,か

つ 利 用 者 数 が 漸 増 す る よ うに な っ た.そ

こ でJAIST情

報 環 境 を 実 質 的 に

支 え て い る 「Fron七ier利 用 者 の 会 」 の 中 の 若 手 有 志 が 立 ち上 が り,本 書 を

CM-5,nCUBE-2お

よびConvexC-3440の

利 用 の 手 引 と して ま とめ た わ け

で あ る.本 書 が 超 並 列 マ シ ン等 の 利 用 の 一 助 と な る こ と を期 待 す る と と も

に,マ ニ ュ ア ル と して の 改 善 につ い て利 用 者 か ら執 筆 者 グ ル ー プ へ の フ ィー

ドバ ッ ク をお 願 い した い.

これ か らの 時 代 の 激 変 す る 情 報 環 境 の 推 移 を考 え る と,最 先 端 の マ シ ン

の サ ポ ー トは そ れ を実 際 苦 労 し て使 い こ な して い る利 用 者 グ ル ー プ が,こ

の よ う な利 用 者 の 目か らみ て 有 用 な情 報 を提 供 す る こ とが 必 要 で あ る.情

報 科 学 セ ン タ ー に あ る 他 の 超 並 列 マ シ ン等 に つ い て も,こ の よ う な情 報 共

有 の 動 きが 続 くこ と を期 待 す る.

1994年9月

情報科学セ ンター長

國藤 進

も く じ

1CM-5 1.1コ ネ ク シ ョ ン マ シ ンCM5の 概 要... 1.1.1特 徴... 1.1.2ハ ー ド ウ エ ア 構 成.._.... 1.1.3基 本 的 な 利 用 法...,. 1.1.4ソ フ ト ウ ェ ア... 1.2CM-Fortran:簡 単 な プ ロ グ ラ ム 例... 1.2.1ソ ー ス の 書 き 方.._... 1.2.2コ ン パ イ ル の し か た... 1.2.3コ ン パ イ ル... 1.2.4実 行 の し か た... 1.2.5並 列 化 す る ス テ ー ト メ ン ト... 1.2.6コ ン パ イ ラ オ プ シ ョ ン... 1.2.7計 算 機 資 源... 1.3デ バ ッ グ... 1.3.1デ バ ッ グ の し か た... 1.3.2グ ラ フ イ カ ル デ バ ッ ガPRISM. 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 行 列 の 乗 算... パ フ ォ ー マ ン ス.. _... 1.5.1仮 想 プ ロ セ ッ サ の 配 置 1.5.2演 算 子 の 数... 1.5.3不 規 則 演 算... 失 敗 例 の 研 究... 1.6.1乱 数 発 生... 1.6.2配 列 の 大 き さ... 1.6.3配 列 の 最 適 化... 移 植...,... CMSSLル ー チ ン の テ ス ト., 1.8.1行 列 積 算... 1.8.2行 列 対 角 化... 1.8.3高 速 フ ー リ エ 変 換.,. CMMD. 1.g.1基 本 的 な 関 数... 1.9.2簡 単 な プ ロ グ ラ ム... 1.9.3コ ン パ イ ル... 1 2 2 2 3 4 8 8 n u n n 15 16 18 B 19 班 % 25 26 26 29 29 30 34 37 39 39 39 40 狙 41 9 " .-'耐"…噸 噛 剛 噛 醐 ■ 繭 圏圏 ■ ■劇 ■■闘■■■圏■■■■ ■ ■■

1.9.4実 行 例...。... 1.9.5実 行 で き な い 時... 1.9.6最 後 に..._... 1.10そ の 他 の 機 能... 1.10.1SDA. 1.10.2チ ェ ッ ク ポ イ ン ト 機i能... 1.10.3CMX11. 1.10.4ア セ ン ブ ラ... 1.11CM5で 何 を す る の か... 2NCUBE/2 2.1nCUBE/2の 構 成... 2.1.1ArrayNodes 2.1.21SONodes.. 2.1.3プ ロ グ ラ ミ ン グ 環 境... 2.2nCUBE/2を 利 用 す る た め の 準 備.... 2.2.1パ ス の 追 加... 2.2.2有 用 な コ マ ン ド....,... 2.3プ ロ グ ラ ム の ス タ イ ル..._... 2.3.11dentify 2.3.2Messagepassing 2.3.3Time... 2.3.4Barriersynchronization 2.3.5Fileaccess.. 2.4プ ロ グ ラ ム の コ ン パ イ ル と 実 行... 2.4.1コ ン パ イ ラ... 2.4.2make... 2.4.3実 行..._... 2.5プ ロ グ ラ ム の デ バ ッ グ... 2.5.1ndbデ バ ッ ガ を 用 い た デ バ ッ グ. 2.5.2デ バ ッ グ の テ ク ニ ッ ク... 2.6注 意 事 項... 3convex 3.1概 要..._._... 3.1.1ハ ー ド ウ ェ ア 構 成.,_... 3.1.2フ ァ イ ル シ ス テ ム.,... 3.1.3パ ス... 3.1.4サ ポ ー ト さ れ て い る ソ フ ト ウ ェ ア 3.2簡 易 使 用 法 と 並 列 化.._... 3.2.1簡 易 使 用 法... 3.2.2ベ ク ト ル 化 と 並 列 化... 3.3FORTRAN 3.3.1特 徴..., 5 5 6 7 7 7 7 7 8 4 4 4 4 4 4 4 4 4 0 0 0 0 2 3 3 4 5 5 5 8 8 9 1 1 2 2 4 4 5 6 7 8 8 8 9 9 0 0 1 7 7 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 ・一 一繭 顧幽藺 圏醐 ■■一 ■■■ 嗣 ■ 閾 ■■ ■ 圏■■■■■ ■■■

3.4 3.5 3.3.2他 の コ ン パ イ ラ と の 関 連... 3.3.3FORTRANプ ロ グ ラ ム の コ ン パ イ ラ 起 動 方 法... 3.3.4FORTRANコ ン パ イ ラ の 主 な オ プ シ ョ ン... バ ッ チ キ ュ ー の 使 用 法....,... 3.4.1概 要... 3.4.2バ ッ チ ジ ョ ブ ク ラ ス...,... 3.4.3バ ッ チ ジ ョ ブ の 投 入... 3.4.4バ ッ チ キ ュ ー ・ ジ ョ ブ の 操 作... チ ェ ッ ク ポ イ ン ト ・ リ ス タ ー ト... 3.5.1概 要... 3.5.2制 限 事 項... 3.5.3コ マ ン ド に よ る チ ェ ッ ク ポ イ ン ト... 3.5.4バ ッ チ ジ ョ ブ の チ ェ ッ ク ポ イ ン ト... ●o ・o 畢 o ● ● .78 .78 .79 .82 82 .82 .82 .83 85 85 .86 86 .88 一 一一 醐 一剛幽醐 ■■■蘭■■■■■圏闘■ ■■■■■■■圏

第1章

CM-5

志 田 和 人:shida◎jaist.ac.jp 河 瀬 剛:kawase◎jaist.ac.jp 本 章 で は,コ ネ ク シ ョ ンマ シ ンCM5に つ い て解 説 す る. 最 初 は 箇 条 書 き風 の 簡 単 な も の を 意 図 し て 執 筆 し て い た の だ が,あ る 筋 か ら の 強 い 要 望 に よ っ て 以 前 に 書 い たCM5利 用 法 の レ ポ ー ト を無 理 に と り入 れ た結 果,内 容 は か な り豊 富 に な っ た が 構 成 が 乱 雑 で 言 葉 使 い の ぞ ん ざ い さ が 目 立 つ もの に な っ て し ま っ た. 加 え て,以 前 の レ ポ ー トは 約 一 年 前 の もの で あ る た め,こ の 一 年 に 新 し く分 か っ た 内 容 の 記 述 が 不 足 し て い る し,著 者 の 思 い ち が い やOSの バ ー ジ ョ ン ア ップ に よ っ て 生 じ た くい ち が い も,可 能 な 限 りで修 整 す る よ う努 力 した が,不 安 の 残 る と こ ろ で あ る. この よ うな 事 情 で 分 りに くい 文 章 に な っ て い る こ と を こ の 場 で お わ び し て お くが,内 容 は現 実 にCM5を 利 用 し よ う とす る 人 に と っ て は読 ん で 損 は し な い 程 度 に は ま と ま っ て い る と思 う. 必 要 な 部 分 だ け 読 め ば よい よ う に,以 下 に 各 セ ク シ ョ ン を要 約 す る. セ ク シ ョ ン1で はCM5の ハ ー ド ウ ェ ア とそ れ で で き る こ との ア ウ ト ラ イ ン を説 明 す る. セ ク シ ョ ン2か ら セ ク シ ョ ン8でCM-Fortranを 説 明 す る.CM-Fortranは コ ネ ク シ ョ ン マ シ ン 上 の 標 準 言 語 の 一 つ と考 え て よ い. セ ク シ ョ ン2が 言 語 の概 要,セ ク シ ョ ン3が デ バ ッギ ン グ,以 降 の 章 はCM-Fortranを 用 い て行 な った い く つ か の 実 験 に つ い て ま とめ て あ る.こ れ ら はCM-Fortran入 門 編 とい う に は 極 め て 不 充 分 だ が,あ ち こ ち に 断 片 的 に ソ ー ス コー ドの 例 が 掲 載 して あ る の で そ う い う風 に使 用 す る こ と もで きな く も な い. セ ク シ ョ ン9は 佐 藤 研 究 室 の 河 瀬 君 が 書 い て くだ さ っ た もの で,CMMD,つ ま りMIMDモ ー ド で のCM5の 利 用 法 の 基 本 を 実 例 付 きで 説 明 す る. セ ク シ ョ ン10はCM5に 装 備 され て い る もの の,今 回 は 解 説 で きな か った 機 能 の 一 覧 セ ク シ ョン11はCM5 利 用 の 現 状 の ま とめ と,正 統 的 で は な い が 読 ん で み る とお も しろ い と思 わ れ る,コ ネ ク シ ョ ンマ シ ン 関係 の い くつ か の 文 献 の 紹 介 で あ る. 一一一一一 一螺繭劇■闇關■蘭■■ ■■闘願■ ■■■■闘■■■

1.1コ ネ ク シ ョ ン マ シ ンCM5の 概 要 1.1.1特 徴 本 学 情 報 科 学 セ ン タ ー の 超 並 列 計 算 機Connecti・nMachineCM5は,64プ ロ セ ッサ で 構 成 さ れ,最 大 で 毎 秒80億 回 の 浮 動 小 数 点 演 算 が 可 能 で あ る.現 状 で はFrontnet上 で 最 高 速 の ハ ー ド ウ ェ ア とな っ て い る. 使 い こ な す の が か な り困 難 な 一 面 もあ る が,適 当 な 問 題 に お い て プ ロ グ ラ マ が 注 意 深 く使 用 す れ ば非 常 に 高 い 性 能 が 得 られ る.主 な特 徴 は 以 下 の 通 りで あ る. 1.最 大 で8192CPUま で の拡 張 性 2.分 散 記 憶,メ ッ セ ー ジ パ ッ シ ング ア ー キ テ ク チ ャ 3.単 位 プ ロセ ッサ に ベ ク トル 演 算 機 構 を付 加 した こ とに よ る高 速 性 4.合 計2Gバ イ トの 記1意域,23Gバ イ トの デ ィス ク ア レ イ(SDA) 5.多 様 な ソ フ トウ ェ ア 環 境 ConnectionMachineCM5の 利 用 環 境 は こ れ らの 複 雑 な 混 合 物 で あ る.以 下,ハ ー ド ウ ェ ア,ソ フ トウ ェ ア そ れ ぞ れ の 構 成 要 素 につ い て 説 明 す る. 1.1.2ハ ー ドウ ェ ァ 構 成 CM5の ハ ー ド ウ ェ ア 構 成 を イ メー ジ す る た め に,64プ ロ セ ッサ の 結 合 ネ ッ ト ワ ー ク を図 示 す る と以 下 の よ う に な る. Frontnet DataNetwork  ロ が が cm5-cpl  ロ ねゆに cm5-cp2 0 ProcessingNodes 63Di skArray 図1.1:64プ ロ セ ッ サ のCM5の 結 合 ネ ッ ト ワ ー ク 一一 一一 一一 ■劇 一 ■■騨 ■■■■■闘 嗣 ■國■ ■ ■■ ■■ ■■■圏

単 一 処 理 要 素(ノ ー ドプ ロ セ ッサ)は 以 下 の もの に よ っ て 構 成 され る.こ れ は 一 つ の 完 結 した コ ン ピ ュ ー タで あ り,オ ブ ジ ェ ク ト コ ー ドは そ れ ぞ れ の ロ ー カ ル メモ リ に ロ ー ド さ れ,実 行 さ れ る. ・SparcIU,FPU(33MHz,22Mips,4.2Mflops) ・Memory(32Mbyte) ・VectorProcessingUnit(16MHz,32Mflops)X4 ●NetworkInterface(20Mbyte/sec)×2 パ ケ ッ ト交 換 に よ る メ ッセ ー ジ パ ッシ ン グ 通 信 網 は,木 結 合 の 一 種 で あ るFatTreeと よ ば れ る構 造 を採 用 して い る.ほ と ん ど の 場 合,こ の 構 造 は ユ ー ザ ー に 隠 蔽 さ れ て お り,各 プ ロ セ ッサ は そ のIDだ け で 指 定 で きる. イ ン ター フ ェ ー ス ユ ニ ッ トは 上 記 の 数 値 分 の パ ケ ッ ト発 信 能 力 を持 っ て い る の だ が,ノ ー ド プ ロ セ ッサ 自 体 が 低 速 で あ る た め,ノ ー ド対 ノ ー ド の 通 信 能 力 は 最 良 で も10MByte/sec程 度 に 制 限 され る. フ ロ ン トエ ン ド,コ ン ソ ー ル と して5台 のSparcStation2が 使 わ れ て い る.こ れ らは そ れ ぞ れ 割 り当 て ら れ た 用 途 が あ る.問 題 を避 け る た め ユ ー ザ ー はcm5-cp1,cm5-cp2の み を 使 用 す る こ と. 以 上 か ら,64CPUの 総 計 で は,

演算速度

主記憶容量

合成転送能力

対SDA転 送能力 1,408Mips,268.8M且ops(ベ ク ト ル ユ ニ ッ ト 未 使 用 時) 8,192Mflops(ベ ク ト ル ユ ニ ッ ト使 用 時) 2Gバ イ ト

5120Mbyte/sec

33Mbyte/sec

に な る は ず な の だ が,よ く知 ら れ て い る よ っ に全 体 が 部 分 の 総 和 以 下 に な っ て し ま うの が 超 並 列 計 算 機 の重 大 な 技 術 課 題 で あ る.コ ンパ イ ラ の オ プ テ ィマ イズ 能 力 は 限 られ た もの で あ り,中 に は ネ ッ ト ワ ー ク イ ン タ ー フ ェ ー ス の よ う に,(お そ ら く意 図 的 に)他 の 部 品 との か ね あ い で 絶 対 に使 い 切 ら れ な い よ う な 無 駄 な 能 力 を装 備 して い る 部 分 もあ る.し か し利 用 者 は こ れ らの 問 題 を よ く研 究 す る こ と に よ っ て 膨 大 な 処 理 を必 要 とす る 課 題 を実 際 に解 く こ とが で き,ま た 並 列 計 算 の 実 際 に 対 す る 知 見 を も得 られ る.適 切 な準 備, 問 題 の 設 定 と プ ロ グ ラ ミ ング の も とで は,1000Mips/1000M且ops級 の 性 能 が 実 用 可 能 で あ る と考 え られ る ・ 1.1.3基 本 的 な 利 用 法 ● プ ロ グ ラ ム 実 行 はcm5.cp2 ● そ れ 以 外(コ ン パ イ ル な ど)はcm5-cp1 の フ ロ ン トエ ン ドか ら使 用 す る. 他 に もcmpsコ マ ン ド に よ る状 況 の チ ェッ ク な ど,並 列 プ ロ セ ッサ 群 に か か わ る こ とはcm5-cp2か ら行 な う.そ れ 以 外 の 操 作 を全 てcm5-cp1で 行 な う の は,cm5-cp2の 負 担 を減 少 させ,並 列 プ ロセ ッサ 群 を高 効 率 で 動 作 させ る た め で あ る.と い うの もcm5-cp2で の 負 荷 の 上 昇 は,ts-daem・nへ のCPU時 間 の 配 分 を減 少 させ て し ま い,こ れ に 並 列 部 も影 響 を受 け る た め,ス ー パ ー コ ン ピュ ー タ と して のCM5の 性 能 を い ち じる し く落 と して し ま うの で あ る. CM5の 並 列 部 は,存 在 す る プ ロ セ ッサ を全 部 使 用 す る だ け で な く,32個 以 上 の2のn乗 個 の 複 数 の 「パ ー テ ィ シ ョ ン」 に 分 割 す る こ とが で き る.そ し て各 「パ ー テ ィシ ョ ン」 が 動 作 す る た め に,対 応 す る フ ロ ン ト エ ン ド従 ってcp1 _{,cp2に32個 ず つ わ りあ て て両 方 で 使 用 す る こ と も可 能 だ が,そ う し て い な い だ け で あ る.} こ の 構 成 の 切 りか え 自体 は オ ペ レー タ ー コ ン ソ ー ル か らrootが ソ フ ト的 に行 い,あ っ とい う間 に で き る の だ が,走 っ て い る ア プ リ ケ ー シ ョ ン を止 め ず に行 う こ と は で き な い.つ ま り,ア プ リ ケ ー シ ョ ン とパ ー テ ィ シ ョ ン の 関 係 は 固 定 的 で あ る.

一

こ れ ら の マ シ ン 上 で 専 用 コ ン パ イ ラ,リ ン カ な ど に よ って オ ブ ジ ェ ク トを作 る. つ ま り,ど の よ う な 通 常 の計 算 機用 の プ ロ グ ラ ム で も,そ の ま まで はCM5上 で 使 用 す る こ と は で きず,他 人 の 迷 惑 に な る だ け で あ る. 専 用 オ ブ ジ ェ ク トが で きた ら,あ と は 通 常 のUNIXと 同 様 に こ の オ ブ ジ ェ ク ト を起 動 で き る.例 え ば, YourWS%is*.fcm parallelsort.fcm並 列 フ ォ ー ト ラ ン の ソ ー ス コ ー ド YourWS%rlogincm5-cpi Password: cm5-cp1[1]%ccparallelsort.c。ccmmdソ ー ス の コ ン パ イ ル cm5-cp1[2]%cmmd-ldparallelsor七.o-compcc-oPSORT.oリ ン ク YourWS'/.rlogincm5-cp2 Password: cm5。cp2[1]%pSORT.o&並 列 化 さ れ た オ ブ ジ ェ ク ト の 実 行 [1]863 cm5-cp2[2]Zcmp8実 行 状 態 の チ ェ ッ ク 64PNSystem,28464Kmem.free,6996KVUmem.free,1procs USERP工DCMPIDTIMETEXTII、H you*86320:001304K488K cm5-cp2[3]ipslgrep863 863p4RO:01PSORT.o 工LS... 48K... COMMAND PSDRT.o cmpsコ マ ン ドは 並 列 部 で の 実 行 状 況 を 表 示 す る が,全 て の 並 列 化 さ れ た プ ロセ ス に は フ ロ ン トエ ン ド で 動 作 す る 通 常 のUNIXプ ロ セ ス が 一 つ 付 属 す る.上 の 例 で は そ のPIDが863で あ り,実 際 に そ の よ うな プ ロ セ ス が 存 在 す る こ とが 示 さ れ て い る.そ して,こ のUNIXプ ロセ ス に対 して 本 来 の プ ロセ ス コ ン トロ ー ル 機 能 が ほ ぼ そ の ま ま利 用 可 能 で あ り,こ れ に並 列 実 行 さ れ て い る プ ロ セ ス の 方 が した が う. cm5-cp2[1]ypSORT.o<sortdatalhead-10パ イ プ と リ ダ イ レ ク シ ョ ン [1]8203 cm5-cp2[2]%kill8203強 制 終 了 フ ロ ン トエ ン ドの デ ィ レ ク ト リ構 成 に つ い て は, ●/usr/cm5の 下 に 各 種 ソ フ ト ウ ェ ア の オブ ジ ェ ク トや デ モ ●/usr/include/cmの 下 にCM5関 連 の ヘ ッダ な ど と な っ て い る の で,欠 け て い て 実 行 で きな い と き は適 当 に パ ス に つ け くわ え る こ と. 1.1.4ソ フ トウ ェ ア 現 在CM5上 で 利 用 可 能 な ソ フ ト ウ ェ ア,ツ ー ル を まず 列 挙 して み る.そ れ か ら,こ れ らの 間 の 同 時 に使 用 不 可/可 能 の 関 係 を説 明 す る.さ ら に,個 々 の ソ フ ト ウ ェ ア に つ い て 説 明 を加 え る.

名称

CM-Fortran C* STARLISP Prism CMMD CMSSL CMX11 pndbx CMView CMFS CMNA CDPEAC

概要

限 定 的 な 自動 並 列 化 コ ンパ イ ラ言 語,拡 張Fortran90 限定 的 な 自動 並列 化 が で きる拡 張C言 語, Commonlispの 並 列 拡 張 並 列 グ ラ フ イカ ル デ バ ッガ,兼 簡 易 ビ ジ ュ ア ラ イ ゼ ー シ ョ ン メ ッセ ー ジ パ ッ シ ング を提 供 す る ラ イブ ラ リ 並列 数値 演算 ラ イブ ラ リ 低 レベ ル グ ラ フ ィッ ク出 力 ラ イブ ラ リ 並 列用 デ バ ッガ ハ イ パ ー テ キ ス ト風 オ ン ラ イ ン マ ニ ュ ア ル SDA用 並列 入 出力 ライブ ラ リ 低 レベ ル 通 信 ラ イブ ラ リ VectorUnit用 ア セ ン ブ ラ マ ク ロ こ の 也に,パ ブ リ ッ ク ド メ イ ン そ の 也でCM5で 使 用 で きる ツ ー ル な ど もあ る の で,非 常 に 多 様 な ソ フ ト ウ ェ ア環 境 と言 っ て も 良 い だ ろ う. た だ し,通 常 の マ シ ン用 のCやFortranを そ の ま ま並 列 化 で き る よ う な ッ ー ル は イ ン ス トー ル さ れ て い な い の で,CM5の 利 用 の た め に は必 ず な ん らか の 形 で 専 用 の プ ロ グ ラ ム を 書 くか 並 列 計 算 機 用 に 書 きか え る 必 要 が あ る.つ ま り,こ れ ら を 用 い てCM5上 で な ん らか の ア プ リ ケ ー シ ョ ン を行 な う場 合,現 状 で は 仕 事 の 手 順 は つ ぎの い つ れ か の よ う に な る だ ろ う. ●CM-Fortran,C*を 利 用 し, Prismの 支 援 の も と に, 並 列 化 手 法 は あ る 程 度 コ ン パ イ ラ ま か せ に, CM5を バ ー チ ャ ルSIMDマ シ ン と し て 利 用 す る コ ー ド を 作 成 す る. ●CMMDを 採 用 す る. CMMDは メ ッセ ー ジパ ッ シ ング す る だ け な の で,Cやf77と くみ 合 わ せ る. こ の コ ー ド は各 ノ ー ドに 分 散 さ れ る が,互 い に協 調 させ る の は プ ロ グ ラ マ の 仕 事 に な る.CM5を ハ ー ド本 来 のMIMD(SPMD)の 形 で 利 用 で き る よ うに な る. 次 に,こ れ ら複 雑 な 開 発 環 境 間 の 排 他 的 関 係 を説 明 す る.次 表 で 縦 に並 ん で い る もの は 単 一 の プ ロ グ ラ ム の 中 で 混 ぜ て使 用 で き る が,各 表 の 間 で 混 ぜ る こ と は で き な い. 基 本 的 方 式(α) リ ン カ デ バ ッガ ラ ン タ イ ム プ ロ セ ッサ 問 通 信 数 値 演 算 ラ イブ ラ リ デ ィス ク ア レ イ グ ラ フ イッ ク ベ ク トル ユ ニ ッ ト CM-Fortranお よ びC*(b) cmld prism,pndbx. CMRunTimeSystemを 使 用 す る 言 語 に 内 包,隠 蔽 CMSSL CMFSで 並 列 にread/write CMX11 コ ンパ イ ル 時 の 指 定 で 利 用 で き る.CDPE で 機 械 語 レ ベ ル で プ ロ グ ラ ム で き る.

基 本 的 方 式(α) リ ン カ デ バ ツガ ラ ン タ イ ム プ ロ セ ッサ 間 通 信 数 値 演 算 ラ イ ブ ラ リ デ ィス ク ア レ イ グ ラ フ ィッ ク ベ ク トル ユ ニ ッ ト ノ ー ド上 で個 別 実 行 さ れ る プ ロ グ ラ ム(c) cmmd-ld prismは 利 用 で き な い. CMRunTimeSystemを 使 用 し な い CMMDメ ッ セ ー ジ パ ッ シ ン グ(d) 対 応 す る 機 能 な し CMMDのUNIXI/0サ ポ ー ト(e) 対 応 す る 機 能 な し(ノ) CDPEACを 使 っ て 機 械 語1/ベ ル で プ ロ グ ラ ム す る 必 要 が あ る. (α)パ ラ ダ イ ム と言 うべ き か? (b)多 分STARLISPも こ こ に 入 れ て 良 い.CM-F・rtranとC*の 相 互 コ ー ル は 可 能 (c)現 状 でCとf77が 使 用 で きる.イ ン ス トー ル さ え す れ ばC++も 利 用 可 と され て い る. (のCMNAで 同 じ よ う な こ とが で き る はず だ が,困 難 な の で や め た 方 が 良 い. (e)こ れ はFrontnet上 の 全 デ ィス ク にNFSで ア ク セ ス で きる.た だ し並 列 入 出 力 は不 可 能. (f)普 通 のXlibを 無 理 に使 用 可 か?? 「混 ぜ て 」 と い う の は,他 言 語 で サ ブ ル ー チ ン を書 い て 組 み こ む よ う な 関 係 の こ と を指 し て い る,例 え ば C*で 作 った サ ブ ル ー チ ン をCM-Fortranか ら呼 べ るが,dとCMMDで 作 った サ ブ ル ー チ ン は無 理 で あ る. ま た,「 一 個 の ノ ー ド の 上 で 動 く」 モ ー ド(Nodal-mode)のCM-FortranとC*を 使 う こ と もで き る ・こ れ は 説 明 しに くい が,1CPUのCM5のCM-Fortran,C*と い う よ う な も の で あ る.文 法 な ど は通 常 の もの と同 じで,た だ し他 の ノ ー ド と の 通 信 はCMMD等 でexplicitに 書 い て や ら な け れ ば な らな い.

基本的方式

リ ン カ デ バ ッガ ラ ン タ イ ム プ ロ セ ッサ 間 通 信 数 値 演 算 ラ イブ ラ リ デ イス ク ア レ イ グ ラ フ イッ ク ベ ク トル ユ ニ ッ ト NodalCM-Fortranお よ びNodalC* cmmd-ld Nodalprism(α) CMRunTimeSystemを 使 用 す る CMMDメ ッ セ ー ジ パ ッ シ ン グ(b) 対 応 す る 機 能 な し CMMDのUNIXI/0サ ポ ー トO 対 応 す る 機 能 な し 自 動 的 に 使 用 さ れ る (α)prismを 一nodeオ プ シ ョ ン付 きで 起 動 す る. (b)通 常 のCM-Fortran,C*の 言 語 に 内 包,隠 蔽 され た 通 信,例 え ば,配 列 の 総 和 や シ フ トは,そ の ノ ー ド内 だ け の 操 作 と して 実 現 さ れ て い る.だ か ら1CPUのCM5のCM-Fortran,C*と 言 え る. (c)こ れ はFrontnet上 の 全 デ ィス ク にNFSで ア ク セ ス で き る.た だ し並 列 入 出 力 は 不 可 能 こ のNodal-modeの プ ログ ラ ム は 通 常 のCM-Fortran,C*と 「混 ぜ て 」 使 用 で き る.そ の た め に配 列 の 相 互 変 換 関 数 な どが 用 意 さ れ て い る. ソ フ ト ウ ェ ア 環 境 は 以 上 の よ うに 複 雑 な もの で,ま たOSの バ ー ジ ョ ンア ップ の た び に細 部 が変 化 しつ づ け て い る が,オ ン ラ イ ンブ ラ ウ ジ ン グ ツ ー ルCMViewが 利 用 の 際 の 大 き な手 助 け と な る.使 用 法 は,適 切 な X11の 環 境 下 で あ れ ばcm5-cplに 入 り, cm5-cpi[1)'/.setenvDISPLAYyourWS:0.0 cm5-cpi[2]'/.cmview& ・一一醐 一 一 噛噂闘胴 ■闘 ■胴■ ■■圏■■■ ■■■■■■

とす る だ け で あ る.数 秒 後 にCMViewの ウ イ ン ド ウが 開 くが,こ こ か らGUI操 作 に よ っ て,現 段 階 に お け るCM5の マ ニ ュ ア ル の ほ ぼ全 て を 閲 覧 す る こ と が で き る.

1.2CM-Fortran:簡 単 な プ ロ グ ラ ム 例

CM5に 装 備 さ れ て い る 言 語 は 全 て 並 列 処 理 が 可 能 だ が,こ こ で は 主 にCM-Fortranを 説 明 す る.

CM-FortranはFortranの 並 列 拡 張 で あ る.CM-FortranはFortran90お よ び 従 来 のFortranと 高 い 親 和

性 を 持 っ て お り,高 速 な 演 算 ラ イ ブ ラ リCMSSLの 利 用 が 可 能 な の で,大 量 の 浮 動 小 数 点 処 理 を と も な う 科 学 技 術 演 算 に 適 し て い る.一 方C*はANSICの 並 列 拡 張 と さ れ て い る.こ れ ら 二 つ の 文 法 に は 大 き な 相 異 が あ る が,実 行 時 に は 同 じCMRTS(C・nnecti・nMachineRunTimeSystem)を 利 用 し て 実 行 さ れ る の で, C*の 方 が や や 柔 軟 性 に 富 ん で い る も の の 実 際 の 機 能 は か な り類 似 し て い る.そ こ で こ こ で はCM-Fortran の 方 に し ぼ っ て あ ら ま し を 解 説 す る. ま ず,非 常 に 簡 単 な 例 を 使 用 し てCM-Fortranに よ る プ ロ グ ラ ミ ン グ の 要 点 を 説 明 す る.CM-Fortranの 言 語 と し て の 位 置 づ け は,「CM-FortranRefernceManual」 の 冒 頭,introductionの 章 に 書 か れ て い る.1 CM-Fortranは,あ る 程 度 ま で の 自 動 並 列 化 機 能 を 有 す る.言 い か え る と,CM-Fortranの 流 儀 に こ ち ら が 合 わ せ て 書 い て や れ ば,ど う 並 列 化 す る か に つ い て プ ロ グ ラ マ が 考 慮 す る 必 要 は な く,SIMD的 な ス タ イ ル で 自 動 並 列 化 す る.2CM-Fortranの 立 場 は,従 来 のFortranに 慣 れ た プ ロ グ ラ マ とCM5と の イ ン タ ー フ ェ ー ス に な る こ と と 考 え ら れ る だ ろ う. 1.2.1ソ ー ス の 書 き 方 CM-Fortranの ソ ー ス コ ー ド は 名 前 が *.fcmも し く は*.FCM で なけ れ ば な らな い.拡 張 子 がFCMの 時 に は,ソ ー ス は コ ンパ イ ラ よ り先 にCPPに か け ら れ る た め,Cの プ リプ ロ セ ッ サ 機 能 が 利 用 で き る,ま た,C*の ソ ー ス コ ー ド は *.CS で な け れ ば な ら な い. エ デ ィッ トは どの マ シ ンで して も同 じだ が,コ ンパ イル は コ ンパ イ ラ な ど を持 っ て い る フ ロ ン トエ ン ドで な け れ ば で き な い.そ し て こ れ ら は並 列 部 自体 は使 用 しな い が 負 担 が 大 な の で,cp1の 方 で や る こ と. reala(1024) realb(1024) a=1.0 b=2.0 b=b+a do100i=1,1024 write(6,*)b(i) 100continue end こ の プ ロ グ ラム をreptest.fcmと して入 力 した とす る.小 文 字 と大 文 字 は コ ンパ イ ラデ ィレ クテ ィブ の 指 示 を例 外 と して 混 用 さ れ る.た だ し7桁 目 か ら書 か な け れ ば な ら な い の は そ の ま ま で あ る.ま た,フ ォー ト 1図 が ま ち が え て い る よ うな 気 が す る の だ が . 2MIMD的 な ス タ イ ル で ,つ ま りは っ き り とプ ロ セ ッ サ 群 に 相 互 に 異 な っ た こ と を や らせ る に は,f77でCMMDラ イ ブ ラ リ を使 用 して 書 く. 一一一 鞠幽 繍 ■噛 鯛 醐■■ ■■■胴 閣 ■ ■闘■闘 ■■ ■ ■ ■■■ ■

1 2 3 4

18盈

響 鐸

2謬 置88

38習

習 盈

a 1 2 3 4 A=0.3 1B=0 _.5 A=0.2 B=0.5 A=0.3 B=0.4 A=0.1 B=-0.2 A=0.7 211 A=0.2 B=04 A=0.3 B=0.3 A=0.3 B=0.9 A=0.6

3B _{=0.7 B=O.d}A=0.6 _B=0.3A=0.4 _B=0.3A=0.1

A=0.94 B=1.2 A=0.5 B=0.5 A=0.2 B=0.1 A=0.3 B=0.5 図1.2:16個 の プ ロ セ ッサ と,そ れ に 分 配 さ れ て い る そ れ に 配 列 変 数,A(4,4),B(4,4)が 分 配 さ れ て い る所 の 模 式 図.二 重DOル ー プ で 全 て の 砺 に 対 してAiゴ ニBわ+砺 の 計 算 を させ る か わ りに,各 プ ロ セ ッサ で 独 立 にA・=B+Aを 実 行 す る.同 時 に 異 な る プ ロ セ ッサ で,異 な るデ ー タ に 同 等 な こ と をす る か ら,Single InstructionMultiData,も し くは,デ ー タ並 列 と言 え る.こ の 場 合,A(4,4),B(4,4)は 同 じ形,同 じ大 き さの 配 列 で あ る.こ う い っ た 場 合 に は 最 も 自然 な 形 と して こ の よ う に 対 応 す る 要 素 が そ れ ぞ れ の プ ロ セ ッサ で 重 な る よ うに な る.こ れ を,二 つ の 配 列 が コ ン フ ォ ー マ ル で あ る と言 う.コ ン フ ォー マ ル で な い と こ の 場 合 の よ う な処 理 は 不 可 能 だ が,コ ン フ ォ ー マ ル で な い 配 列 がCMの な か に 混 在 す る こ と 自体 は 問 題 が 無 い. ラ ン77そ の も の の 部 分 が 混 在 し て お り,こ れ は フ ォ ー ト ラ ン77そ の ま ま の 意 味 と し て 翻 訳 さ れ る が,こ れ ら77の 文 は 自 動 並 列 化 は さ れ な い.並 列 化 動 作 の た め に は,か な ら ず 何 ら か の は っ き り し た 並 列 化 す る ス テ ー ト メ ン ト と 一 緒 に 使 用 し な け れ ば な ら な い.書 く ほ う も そ う い う つ も り で77の 文 法 を 使 用 す る こ と に な る.3 ConnectionMachineFortranの 並 列 化 の 基 本 的 な 考 え 方 は,こ の3つ の 代 入 文 か ら分 か る よ う に,配 列 を ひ と か た ま り の 物 と し て 操 作 す る こ と と,配 列 の 記 憶 領 域 を 各 プ ロ セ ッ サ に 分 配 す る こ と に よ っ て,自 然 に そ れ ら に 対 す る 処 理 の 並 列 化 を 行 う と い う も の で あ る.こ の 分 配 も 配 列 の 宣 言 自 体4に よ っ て 引 き お こ さ れ る の で,基 本 的 に 特 別 な 操 作 は い ら な い. た と え ば,b=b+aは,bの 全 要 素 に 対 応 す るaの 要 素 を 加 え る こ と を 意 味 し て い る.並 列 化 す る ス テ ー ト メ ン ト と い っ た の は こ の よ う な 書 き 方 の こ と で あ る.た と え ばA(1,1)=8の よ う に77の 書 方 で こ れ ら の 配 列 に な ん ら か の ア ク セ ス を し た 場 合 に は,わ ざ わ ざ 必 要 な 情 報 を 対 象 に な る 配 列 要 素 を 所 持 し て い る プ ロ セ ッ サ と の 問 に や り と り し て,パ ー テ ィ シ ョ ン マ ネ ー ジ ャ が 処 理 し て や る 格 好 に な る.こ れ は 非 常 に 効 率 が 低 下 す る. 上 の 例 で,1024と い う の はCM5の プ ロ セ ッ サ の 数 よ り多 い が,実 際 に は こ れ は コ ン パ イ ラ が ど う に か して く れ る.こ れ を1024個 の 「仮 想 プ ロ セ ッ サ 」 を 用 意 す る と 考 え る.5こ の た め,基 本 的 に 配 列 の 大 き さ は,パ ー 3た とえば入 出力 や ,実際 に あ る操 作 をn回 連 続 して逐 次 的 に行 い たい場 合,プ ログ ラム 全体 の流 れ につ いて 影響 す る よ うな条 件判 定 な どで あ る.こ の場合,フ ォー トラン77そ の ま ま とはい って も,whileやcaseな どの構 造 化言 語風 の制御 文 が拡 張 され て いる ので, 純77よ りは使 いや す いか も しれ ない.ま た,実 例 は不 明 だが,記 憶構造 に直接 関係 す る ような 書式 な どは並 列 部へ の適 用 な どが 制 限 されて い る ら しい.た とえばEQUIVALENCE文 であ る. 4例 と して あげ た プ ログ ラ ムで_{,フ ォー トラ ン77そ の ま まの配 列宣 言 を して い るが,も っ と フ ォー トラ ン90ら しい書 き方 もあ る.} 全体 と しての 考 え方 は並 列演 算 な ど を追加 した フ ォー トラ ン77の ア ッパ ー コ ンパチ ブ ルで あ る. 5実 プ ロセ ッサ1個 が仮 想 プ ロセ ッサ16個 _{を模 擬 す る こ とにな る.ベ ク トルユ ニ ッ トを使 用 しな い と きは,ノ ー ドのSparcチ ップ} が1頂に16個 分 の計 算 をす れ ば よい し,使 用 す る ときは 長 さ16/4の ベ ク トル処 理 に な る.配列 の大 き さ=仮 想 プ ロ セ ッサ数 が は んぱ ・一 一 一繍一 馴圏一闇胴■暉闇 ■■■闘■■■■■闘■■■■ ■■ ■

テ ィシ ョ ンの プ ロ セ ッサ 数 の 倍 数 で あ る必 要 もな い.配 列 の 形 に対 して も同 様 で,任 意 のnl*n2*n3*...n7 の 形 に対 して 自動 的 に分 配 が 行 な わ れ る.自 動 的 な 分 配 は,配 列 をプ ロ セ ッサ 数 だ け の そ れ ぞ れ が 連 続 な 領 域 に 分 割 す る こ とで 行 な わ れ る.6な ぜ な ら,自 然 な モ デ ル 化 が プ ロ グ ラ ミ ン グ に採 用 され て い れ ば 配 列 内 で 近傍 の 要 素 との 通 信 が 多 い と考 え ら れ,こ の 分 配 手 法 は そ うい っ た 場 合 の 通 信 の 量 を最 少 化 す る か らで あ る.7 配 列 の 大 き さ を 実 際 的 に 制 限 す る の は,そ れ に 要 す る 各 プ ロ セ ッサ で の 記 憶 容 量 で あ る.た だ し,配 列 の 大 き さ をパ ー テ ィ シ ョ ンの プ ロ セ ッサ 数 の2n倍 な ど に した 場 合,性 能 に変 化 が あ らわ れ る の は確 か な よ う で あ る. 文 字 配 列,並 列 ス テ ー ト メ ン ト に よ っ て操 作 され て い な い 配 列 な ど は そ れ に 関係 す る記 憶領 域 をパ ー テ ィ シ ョ ン マ ネ ー ジ ャ に と る の で,自 然 に そ れ に 対 す る処 理 は パ ー テ ィ シ ョ ン マ ネ ー ジ ャ が や る こ とに な る.配 列 がCMに お か れ る か,PMに お か れ る か,つ ま り ど こ に あ る か と い う こ と を 配 列 の 「ホ ー ム 」 と呼 ぶ.上 記 の プ ロ グ ラ ム で の 例 で は,A,Bの ホ ー ム はCMだ が,iの ホ ー ム はPMで あ る. こ れ を ま と め る と,配 列 に対 す る操 作 が か な らず 並 列 に で きる わ け で は な い し,並 列 化 の 効 率 も場 合 に よ る とい う こ とで あ る. ま た,プ ロ セ ッサ 問 の 通 信 の こ と も考 え に い れ る べ き で あ る.差 分 法 や 行 列 に 対 す る操 作 な ど は,ど う考 え て み て も配 列 の あ る 要 素 を値 を計 算 す る の に,自 分 自 身 か他 の 配 列 の 違 う場 所 に あ る デ ー タ を必 要 とす る し,配 列 の 値 の 合 計,積 分 操 作 な ど も同 様 で あ る.8こ の よ うな 場 合 に プ ロ セ ッサ 間 通 信 が 発 生 す る が,プ ロ グ ラ マ は 配 列 に式 を代 入 し た り,合 計 を 求 め る 関 数 をCALLし た りす る だ け で あ る.プ ロ セ ッサ 間通 信 自体 をす る た め の 命 令 とい うの は無 い.い ず れ に せ よ,こ う い っ た処 理 が 仮 想 プ ロ セ ッサ が 自分 で 持 つ デ ー タ に 対 して 演 算 す る よ り コス トが 高 い の は 確 実 な よ うで あ る. 配 列 の分 配 に た い して プ ロ グ ラ マ が 明示 的 にで き る 唯 一 の 指 示 は,LAYOUT,ALIGN,COMMONデ ィレ ク テ ィブ で あ る.コ ンパ イ ラの 自動 判 断 で は 不 十 分 だ と感 じた 場 合 に使 用 す る.9COMMONデ ィ レ ク テ ィ ブ はCOMMONブ ロ ッ クの ホ ー ム を強 制 的 に 決 め る.AHGNデ ィ レ ク テ ィブ は あ る 配 列 をず ら して 他 の 配 列 の 要 素 と仮 想 プ ロ セ ッサ 上 で 重 な る よ う にす る. ALIGNとLAYOUTデ ィ レ ク テ ィブ は 普 通 の 配 列 の ホ ー ム を強 制 的 に 決 定 す る. 同 時 にLAYOUTは,そ の 配 列 が 実 際 に ど ん な風 に プ ロ セ ッサ 上 に わ りつ け ら れ るか を決 定 す る.プ ロ セ ッ サ 間 通 信 が 無 け れ ば こ の機 能 は ど うで も良 い の だ が,配 列 は ど れ で もn次 元 メ ッシ ュ に似 た 構 造 に な っ て い る の に,実 際 の プ ロセ ッサ 問 ネ ッ トワ ー ク は 図1の 箱 の 中 に示 した 「FatTree」 で あ り,わ りつ け 方 に よ って 得 意 な 通 信 の パ タ ー ン とそ うで な い の が 出 て くる の で,LAYOUTで あ らか じめ 有 利 な よ う に 設 定 す るの で あ る.プ ロ セ ッサ 間 通 信 は 数 種 に分 類 さ れ る.こ れ らが ハ ー ド上 で ど う異 な る か は不 明 だ が,後 述 す るPrism の 出 力 に よ っ て種 類 を識 別 す る こ と は 可 能 で あ る.LAYOUT文 で,:NEWSも し くは:SENDと す る こ とで, 配 列 の あ る 軸 をそ の タ イプ の プ ロセ ッサ 間 通 信 に 向 い た 形 に 配 列 させ る こ とが で き,2次 元 以 上 の 場 合 は各 軸 に つ い て プ ロ セ ッサ 間 通 信 オ プ テ ィマ イ ズ の 重 視 度 を数 字 で 設 定 す る こ とが で きる.10ま た,:SERIAL と指 定 す る こ と に よ り,そ の 軸 に そ っ て 全 要 素 を 同 一 プ ロ セ ッサ の メ モ リ に積 ませ る こ と もで き る.も し も な値のときで も,適当にNOPか 待 ち時間をす ることによって問題 を解決で きると考 えられる.た だしこれはプロセ ッサの遊休率を高 くしていることになるので性能は低 下する し,またベク トル処理の場合はその処理速度がベク トル長 に大 きくかつ非線型的に依存す ることを考慮すべ きである. 6ひ ど くこみいっているので説明 しないが_{,各PN内 でのベク トルユニ ットへのデータ分散 も同様 な方式 を踏襲する.} 7後述するコンパ イラデ ィレクテ ィブは,実際はこの分配とプロセッサへのアサインを制御する. 8合計_{,最大値の ような全部 まとめた結果について単一の結果が出るような ものは,プロセッサ問通信 ネットワークを通 じて,収集} しなが ら計算す るのだそ うだ.特 に収集/処理 されるデー タがInt型 の場合 には,その処理 はネ ットワーク ・ハードウェア自体で行な われる らしい. 9た とえば_{,コンパイラにまかせた結果 としてプログ ラマが考えているのと違 うことをオブジェクトがやってしまう場合である.「デ} バ ッグ」の項参照. 10しかし_{,これで うまく性能を向上で きたことがあまり無い.「 失敗例の研究」の項で一つだけうまくいった事例 を示す.ホ ームを} 変えさせるだけが 目的な らば,普通 は全軸 に対 して:NEWSを 指定すれば良い.

全 軸 に対 して:SERIALを 指 定 す る と,強 制 的 に ホ ー ム をPMに す る こ と に な る. また,LAYOUTデ ィレ ク テ ィブ に よ って,よ り仮 想 プ ロセ ッサ の シス テ ム を 介 さず,よ り物 理 的 な プ ロセ ッ サ の 構 成 に 近 い と こ ろ で 並 列 部 へ の わ り当 て を 指 定 す る こ と,ま た,パ ー テ ィシ ョ ンの 大 き さ を変 更 せ ず に 使 用 す る 物 理 プ ロ セ ッサ 数 を変 更 す る こ とが 可 能 の よ う で あ る.こ の 方 法 は,現 時 点 で は なぜ か マ ニ ュ ア ル に は 出 て い な い よ うだ が,講 習 会 で 使 用 さ れ た 資 料 の 方 に は 掲 載 さ れ て い る.11 1.2.2コ ン パ イ ル の し か た 1.2.3コ ン パ イ ル ●CM-Fortranの コ ン パ イ ラ 名 は,cmf ●C*の コ ン パ イ ラ 名 は,cs で あ る. cm5-cpi[1]'/.cmfffttest.fcm-o-vu-gPSORT.o cmf[CM5VecUnit2.1.1-2] Compilingparallelsort.fcm cm5-cpi[2]'/.cs-sparccmprot.cs C*driver[CM5SPARC7.1.1] Compilingcmprot.cs こ れ で オ ブ ジ ェ ク ト フ ァ イ ルa.outが で き る.通 常 の コ ン パ イ ラ と 変 わ り な い. 1.2.4実 行 の しか た 通 常 の プ ロ グ ラ ム と同 じで,オ ブ ジ ェ ク トフ ァ イル の 名 前 を入 力 す る だ け で 良 い.リ ダ イ レ ク シ ョ ン な ど もそ の ま ま利 用 で き る. CM5(64VII):garage[24]%a.out>res a.out>res CM5(64VU):garage[25]'/.wcres weres 1024102412288res CM5(64VU):garage(26]'/.head-7res headres 3.000000 3.000000 3.000000 3.000000 3.000000 3.000000 3.000000 CM5(64VII):garage[27]'/, 前 章 で 述 べ た よ う に,こ れ はCM5の 並 列 プ ロ セ ス 管 理 手 法 に よ っ て い る.あ る プ ロ グ ラ ム は あ る パ ー テ ィ シ ョ ン 上 で プ ロ セ ス と な り,こ の 時 パ ー テ ィ シ ョ ン の 全 ノ ー ド に ひ と つ ず つ の プ ロ セ ス,ま た パ ー テ ィ シ ョ

iiCM -Fortranの 各 文 の 実 際 の 使 用 例 な どは 「CM-FortranReferenceManual」 に 出 て い る.特 に_{,LAYOUT,AHGN,COMMON} デ ィ レ ク テ ィ ブ に つ い て は,「Arrayallocation」 「Appendix:CompilerDirectives」 の 両 項 を 参 照.

欄 PartitionManager

匝

HCommand,Input/Output 匡 亘]匝 互]・ ・[PN63] 図1.3:CM5の プ ロ セ ス の イ メ ー ジ ン マ ネ ー ジ ャ に そ れ ら の 「代 表 プ ロ セ ス 」 が 一 つ 生 成 さ れ る.そ して こ れ らが ひ と く く りの 「並 列 プ ロ セ ス 」 と して あ つ か わ れ る. や や こ しい の は こ うい う構 造 はCM-Fortranか らは 見 え な い と い う点 だ が,頭 に入 れ て お く と実 際 に使 用 す る 際 に便 利 で あ る.12 1.2.5並 列 化 す る ス テ ー ト メ ン ト 並 列 化 す る ス テ ー ト メ ン トに つ い て ま とめ る.あ ま り複 雑 な プ ロ グ ラ ミ ング を して み た わ け で は な い の で,詳 細 は マ ニ ュ ア ル を見 て も ら う こ と に して,ど うい う種 類 の 物 が あ って ど う い う特 性 を持 っ て い る か だ け を書 く.後 続 の 章 に 挙 げ た 例 題 プ ロ グ ラ ム の 中 か ら書 き方 の 例 を探 す こ と もで き る だ ろ う. 配 列 に 対 す る代 入 文 先 の プ ロ グ ラ ム で 使 用 した もの で あ る. 例 え ば, A=B*C の よ うな ス テ ー ト メ ン トが こ の よ う な 配 列 変 数 に対 して 実 行 され る と,対 応 す る 配 列 の 要 素 の そ れ ぞ れ に つ い て, for2p=Oto乞Omα 記 ノori1=Oto￠1mα ￠ for22=Oto22m。x Ai。 ,2、,2、,_=BZ。,2、t2、,_*α 。,2、,2、,.. end end end とい う操 作 が,そ れ ぞ れ の 仮 想 プ ロ セ ッサ で,独 立 に,か つ セ マ ンテ ィ ク ス の 上 か ら見 て,「 同 時 に」 行 な わ れ る. こ れ が,こ の よ う な言 語 で 書 い た プ ロ グ ラ ム が 多 次 元 メ ッ シ ュ 型 の トポ ロ ジ ー を持 つ 仮 想SIMD型 の 超 並 列 計 算 機 と して 動 作 す る こ と を,ま た,通 常 の 逐 次 型 言 語 で はZp,21,ZZに 対 す る 多 重 ル ー プ に よ っ て 記 述 す る の と同 等 の こ と が 上 記 の よ うな 単 一 の ス テ ー ト メ ン トで 記 述,実 行 で き る こ と よ り,コ ンパ イ ラ が 限 定 さ れ た範 囲 で の 自動 並 列 化 能 力 を持 つ とい え る こ と を意 味 す る. こ れ は 最 も単 純 な形 で,マ ニ ュ ア ル を調 べ れ ば こ れ だ け で 結 構 い ろ い ろ な こ とが で きる の が分 か る.調 べ きれ て い な い の で 一番 お も し ろ い 例 だ け を紹 介 す る. 12別 にCM -Fortranで なくとも常にこうなる.CMMDHostlessモ ードで もパーテ ィションマネージャに 「代表プロセス」は現れ る. '一一一幽嘲■一 闘圏嗣 ■■■■ ■■■■ ■■ ■■■■圏■■

配 列i(64),r(64)が あ って,CMが ホ ー ム だ っ た とす る.iに は,64,63,62,61._._3,2,1と い う数 列 を収 容 し て い た とす る.こ こ で, r=r(i) とい うの を 実 行 す る と,rの 内 容 は そ っ く り天 地 逆 転 す る.完 全 に ラ ン ダ ム な値 の 入 っ て い る ポ イ ン タ に 対 す る代 入 命 令 み た い な の を一 遍 で で き る こ と に な る.お も し ろ い の は,二 つ ず つ の 組 み に し て考 え る と, デ ー タが 互 い を す りぬ け て ス ワ ップ して し ま う こ とで あ る.た だ し こ の よ うな ラ ン ダ ム な プ ロ セ ッサ 問 通 信 は,規 則 正 しい もの に 比 し て低 速 ら しい.13 ア レ イ コ ン ス トラ ク タ こ の 計 算,代 入 も独 立 に行 な わ れ る の だ ろ うが,等 差 級 数 程 度 しか 代 入 で き な い.上 記 の 配 列 に対 す る 代 入 文 の 例 で 出 て きた 配 列iに あ の 数 列 を代 入 す る の は, i=[64:1:-1] とす る.つ ま り カ ッ コ の 中 はDOル ー プ の 変 数 指 定 と同 様 で あ る.こ れ も簡 単 な 例 で,実 際 は も っ とい ろ い ろ な こ とが で き る. FORALL文 正 式 な 書 式 を省 略 す る が, ・FORALL(多 重DOル ー プ の制 御 変 数 とそ の 範 囲 指 定 だ け を抜 き 出 した の に そ っ く り な部 分)代 入 文 とい う形 で,代 入 文 は, ・ そ の 制 御 変 数 で ア クセ ス さ れ て い る 配 列e「 表 現 」 で な け れ ば な ら な い.こ れ は 「表 現 」 に,カ ッ コ 内 で 使 用 した 制 御 変 数 を 書 い て 良 い と こ ろ が 特 性 で あ る. そ の 「表 現 」 の 値 を各 部 分 で 独 立 し て計 算 して独 立 に代 入 す る. た と え ば,電 磁 気 学 的 な 計 算 な どの 際 に,ポ テ ン シ ャ ル は 空 間 メ ッシ ュ 上 の 位 置,つ ま り配 列 の 添 え 字 に よ っ て 各 点 で 決 ま る わ け で,表 現 に は そ れ を表 す 関 数 形 を書 い て や れ ば 良 い. WHERE文 ・WHERE(条 件) ● 文 ・ENDWHERE とい う形 で,配 列 の な か で 条 件 を 満 た す 部 分 だ け に あ る操 作 を行 う. 例 え ば,あ る 関 数 の 離 散 的 な各 点 ご との 値 が 一 次 元 配 列fに お さ め られ て い る と して,そ れ が 一 定 値 以 上 の 区 間 の み に お い て,一 次 元 配 列gに お さ め ら れ て い る別 な 関 数 に 加 算 す る とい っ た よ うな プ ロ グ ラ ム は, 通 常 の プ ロ グ ラ ム 言 語 の 場 合,ル ー プ 構 文 を用 い,そ の 制 御 変 数 を イ ンデ ッ クス と して 一 次 元 配 列f,gの 各 内 容 に ア クセ ス して い く とい う もの に な る だ ろ う.こ れ に対 して,CM-Fortranで は, real*8F(1024),G(1024),S integer*4i 13こ の 手 の 処 理 の 例 は ,先 日行 な わ れ たThinkingMachine社 に よ る 講 習 会 の 資 料 に た く さ ん 出 て い る の で,見 る と 良 い だ ろ う.

一

where(F>S) F=G+F endwhere end の よ う に な る.こ こでwhere/endwhere構 文 は 条 件 文 を満 足 す る仮 想 プ ロセ ッサ の み に お い て構 文 の 内 部 を 実 行 す る.つ ま り同 一 の サ イ ズ を もつ 複 数 の 配 列 の対 応 す る 要 素,例 え ば,

{f(945),g(945)}

が 一 つ の 仮 想 プ ロ セ ッサ と見 な さ れ る わ け で あ る.こ れ はC*言 語 で は 配 列 の サ イ ズ つ ま り仮 想 プ ロ セ ッ サ の 構 成 をShapeと い う型 の 一 種 と見 な して,よ り厳 密 に 制 御 さ れ る. f77のIF文 は プ ロ グ ラ ム の 流 れ 自体 を変 更 す る が,WHEREは 条 件 を満 た さ な か っ た 仮 想 プ ロ セ ッサ を,ENDWHEREま で の 間 一 時 停 止 させ る.そ の あ い だ に 問題 の仮 想 プ ロ セ ッサ 群 に 与 え られ た命 令 は 一 時 停 止 して い な い プ ロ セ ッサ だ け が 実 行 す る の で,仮 想 プ ロ セ ッ サ ご と に 処 理 の 流 れ を変 更 で き る こ と に な る.つ ま り並 列 版 のIF文 と言 っ て い い.14 そ の 他 イ ン ト リ ン シ ッ ク な 関 数 配 列 を引 数 に と っ た り,配 列 を 出 力 す る イ ン ト リ ン シ ッ ク 関 数 と して 種 々 の も の が 用 意 さ れ て い る, こ れ ら を用 い,画 像 処 理 や偏 微 分 方 程 式 の 逐 次 解 法 とい った,各 要 素 に比 較 的 一 様 な操 作 を 要 求 され る ア プ リケ ー シ ョ ン を作 成 す る こ とが で きる と考 え られ る,例 え ば 差 分 方 程 式 が 与 え ら れ て い る 場 合,CM-Fortran の 書 式 は よ り 自然 に こ れ を記 述 で き,か つ か な り効 率 の 良 い オ ブ ジ ェ ク ト を生 成 で き る.3次 元 ラ プ ラス 方 程 式 の 場 合,そ の差 分 法 に よ る プ ロ グ ラ ム の 中 心 部 は, real*8d(DXDYDZ) real*8d2(DXDYDZ) integeriota integeri d2=(1.0/6.0)*( cshift(d,i,1)+cshift(d,i,-1)+ cshift(d,2,1)+cshift(d,2,-1)+ cshift(d,3,1)+cshift(d,3,-1)) iota=sum(abs(d2-d)) d=d2 と,ほ とん ど一 つ の 代 入 文 だ け で 書 け る.こ こ で, ●cshift配 列 の 内 容 をあ る軸 に そ っ て ず らす. ●absあ る 配 列 の 内 容 の 絶 対 値 が 代 入 さ れ た 配 列 を 与 え る. ・sum配 列 の 内 容 の 合 計 が 代 入 さ れ た ス カ ラ ー を 与 え る. 14ど の仮 想 プ ロセ ッサが 活動 して いて どの 仮想 プ ロセ ッサ が活 動 して い ない か,と い うことをTMCで は一 貫 して 「コ ンテ クス ト」 と呼 んで い る.そ して た しか,コ ンテ ク ス トはサ ブル ーチ ンコー ルの ときにデ ー タ と一緒 にわ た され るそ うで あ る.こ れ を利 用 すれ ば, かな り面 白い処理 が 可能 にな るだ ろ う. 一一一'一一 嘲一 一 一 闇■ ■ 劇■■■ ■■ 闘圏 ■ ■ ■ ■■ ■ ■■

な ど はCM-Fortranの イ ン ト リ ン シ ッ ク 関 数 で あ る.absは 単 な る 通 常 のabsの 拡 張 に 過 ぎ な い が,cshiftと sumな どの は イ ン ト リン シ ック 関 数 は 本 来 な ら当 然 プ ロ セ ッサ 間 通 信 を必 要 とす る の だ が,実 際 に書 い て や らな け れ ば な ら な い こ と は これ らの 関 数 や サ ブ ル ー チ ン を配 列 を引 数 と して 使 う こ と の み で あ る. ま た,例 え ばd2に 関 す る代 入 文 が 各 仮 想 プ ロ セ ッサ に つ い て 「同 時 に 」行 な わ れ る よ う に 見 せ る こ とは, 本 来 な ら 同 様 に複 雑 な プ ロ セ ッサ 間 の 同期 操 作 を必 要 とす る.こ れ ら の 並 列 計 算 機 に お い て 不 可 避 な 問 題 が,CM-Fortranに お い て は 仮 想 プ ロ セ ッサ,擬 似SIMDの 考 え 方 に よ っ て完 全 に 隠 蔽 さ れ る とい う大 き な 長 所 が あ る. ま た,特 にC*に お い て は 仮 想 プ ロ セ ッサ 問 に 上 記 の よ う な規 則 正 しい もの の 他 に 不 規 則 な パ ター ンで の 通 信 の 記 述 力 も強 化 され て お り,こ れ に よ って 数 百 万 個 の ラ ンダ ム な コ ネ ク シ ョ ン を も った 並 列 計 算 機 と し て の 使 用 が 可 能 に な っ て い る.た だ し,い つ れ の 場 合 も,CSHIFTの よ うな 規 則 正 しい パ タ ー ンで の 通 信 の 方 が 代 入 に よ る ラ ン ダ ム な 転 送 よ り も高 速 と さ れ て い る. ユ ー テ ィ リテ ィ サ ブ ル ー チ ン と言 う一 群 の サ ブ ル ー チ ン が あ っ て,な ぜ か ヘ ッダ を イ ン ク ル ー ド し,リ ン カ に は 特 別 な 指 示 な しで 使 用 す る よ う に な る. 実 行 効 率 な どは不 明 だ が,こ れ で しか で き な い よ うな 処 理 が あ る よ うな の でぜ ひ一 遍 目 を通 す べ きで あ る. ヘ ッダ は /usr/include/cm/CMF_defs.h に あ る.各 ル ー チ ン の 説 明 は,「CM-FortranUser'sGuidef・rtheCM-5」 に 掲 載 さ れ て い る. 15 1.2.6コ ン パ イ ラ オ プ シ ョ ン オ ブ ジ ェ ク トの 名 前 とか リ ン カへ の 指 令 とい っ た オ プ シ ョ ンは 普 通 のf77やccと 何 も変 わ っ て い な い の で,CM5の 性 質 を よ く示 して い てcmfに 特 有 な 物 を 紹 介 す る.大 部 分 がC*の フ ロ ン トエ ン ド,csと 共 通 で あ る. 一list ソ ー ス コ ー ド と,変 数 の 一 覧,コ ンパ イ ル 時 の 状 況 な ど の リス ト を作 っ て くれ る.こ うい っ た も の は 普 通 の コ ンパ イ ラ に もあ る が,わ ざ わ ざ こ こ で 述 べ る の は こ の リス トの 中 に,配 列 の ホ ー ム,つ ま り並 列 部 に そ れ が 置 か れ て い る か ど うか が 表 示 さ れ て い る か らで あ る.   -crosim CM5の オ ブ ジ ェ ク ト で は な く,フ ロ ン ト エ ン ド で そ れ を シ ュ ミ レ ー ト す る オ ブ ジ ェ ク ト を 作 る.こ の オ ブ ジ ェ ク ト は,完 全 に フ ロ ン トエ ン ド だ け で 動 く.Ts-Daemonの 無 いPM上 で,こ れ をPrismで 観 察 す る こ と さ え 可 能 で あ る.さ ら に は,CM5と 関 係 の な い 個 人 のSS2で さ え 動 作 さ せ る こ と が で き る.ま た,厳 密 に 計 っ た こ と は 無 い の だ が,こ の 時 の 方 が コ ン パ イ ル は 早 く 済 む よ う な 気 が す る.だ か ら 文 法 チ ェ ッ ク 用 に 有 効 か も し れ な い.た だ し,記 憶 容 量,実 行 速 度,さ ら に ア ー キ テ ク チ ャ そ の も の が 比 較 の し よ う も な い ほ ど 異 な っ て い る の で,実 行 時 エ ラ ー を 予 期 す る 能 力 は0と 見 て 良 い だ ろ う.16 15並 列 の入 出力 とい うの もあ るが_{,専 用 の デバ イス に対 して しか 使用 で きない ので,上 の例 では 普通 のwrite文 に した.専 用 デ バ イ}

ス とは,た とえ ば並列 磁気 デ ィス ク,DataVaultな どであ る.JaistのCM5に も,SDA,ScarableDiskArrayと い うのが 本体 に内臓

されて い る.そ して その 入 出力 命令 が,こ のユ ーテ ィ リテ ィサ ブ ル ーチ ンか,CMFS(C。nnecti。nmachinefilesystem)ラ イブ ラ リ

か らで ない とで きな い よ うにな って い る.

16並 列 計 算機 に よる高速化 効 率 を議論 す る際 に_{,使 用 す るCPUの 数 をパ ラ メー タに して 計算 速度 を考 察 す る例 が多 い.-cmsimオ}

プ シ ョンに よる オブ ジ ェク トは,一 つ だ けのSparcチ ップ で実 行 される よう コンパ イル した こ とにな るか ら この場 合 に役 に立 ちそ う

一VU ベ ク トル ユ ニ ッ ト を使 用 す る.こ の ベ ク トル ユ ニ ッ ト とい う の が 普 通 の 数 値 演 算 加 速 用 の 付 加 処 理 装 置 と い うの と か な り性 格 が 異 な る た め,数 値 演 算 だ け で は な く,ほ と ん どす べ て の 場 合 に こ れ を使 用 した オ ブ ジ ェ ク トの 方 が 高 速 に 実 行 さ れ る.た だ し例 外 も あ る よ う な の で,場 合 に よ っ て は 両 方 で 実 際 に速 度 を比 較 さ れ る こ と を推 奨 す る。17 腰veccode ベ ク トル ユ ニ ッ トの ア セ ン ブ ラ,dpeacに よ る 表 記 で コ ンパ イ ル の 途 中 結 果 を示 し た フ ァ イル を作 る.ふ つ うの コ ンパ イ ラ の 一Sオ プ シ ョ ン と 同様 だ が,dpeacに よ る 表 記 は こ れ で な い と得 られ な い.18CM5の ア セ ンブ ラの 研 究 に 役 立 つ だ ろ う.19 一g ,-cmpro$le

一9オ プ シ ョ ン を つ け な い とdbxと 同 様,Prismに か け ら れ な い.-cmprofileオ プ シ ョ ン が 無 い とPrism

で の 所 要 時 間 と 実 行 形 態 の 測 定 機 能 が 使 用 不 可 に な る. 一〇 オ プ テ ィマ イ ズ す る.具 体 的 に 何 が ど う な る の か は 不 明 な の だ が,オ プ テ ィマ イズ す る と コ ー ド の 実 行 結 果 が 変 更 さ れ る 場 合 が あ る,と い う注 意 は 普 通 の 計 算 機 よ り深 刻 に受 け と っ た 方 が 良 い よ うで あ る.ま た, こ の オ プ シ ョ ンは あ る か 無 い か の み で あ っ て,-02や 一〇4と い うの は 無 い. 一fecomrnon COMMONブ ロ ッ ク を デ フ ォ ル ト で フ ロ ン トエ ン ド に も っ て く る. 1.2.7計 算 機 資 源 こ こ で,重 要 な 二 種 類 の 資 源 に つ い て そ の 算 出 法 に つ い て 述 べ る.そ れ は メ モ リ使 用 量 と演 算 時 間 で あ る. つ ね に 論 理 パ ー テ ィ シ ョ ン の 全 プ ロ セ ッ サ,つ ま り64個,が 使 用 さ れ,仮 想 プ ロ セ ッ サ の 考 え が 導 入 さ れ て い る 以 上,可 能 な 計 算 の 大 き さ を 決 定 す る の は 仮 想 プ ロ セ ッサ の 内 容 が 収 容 さ れ る メ モ リ の 大 き さ で あ る. メ モ リ使 用 量 は 自 動 的 に 取 得 さ れ る 作 業 領 域 の 存 在 な ど 種 々 の 避 け ら れ な い 事 情 か ら,配 列 の 大 き さ か ら 単 純 に 割 り 出 す こ と が 困 難 で あ る.cmpsコ マ ン ド を フ ロ ン トエ ン ド に 入 力 す る こ と に よ り実 際 に プ ロ グ ラ ム が 動 い て い る 時 の メ モ リ 使 用 量 を 知 る こ と は で き る.例 と し て プ ロ グ ラ ム が 一 つ も 動 い て い な い 場 合,cmpsコ マ ン ド は だが,未 確認 だがCM5の 構 造 を模 倣 す るた めの オ ーバ ーヘ ッ ドが か な りか か ってい る ので は ない か?と 思 われ る し,ベ ク トルユ ニ ッ トを使 用 す る と話 が 全 く異 な って きて しま う 17ベ ク トルユ ニ ッ トを実際 に どう使 用 す るか は コ ンパ イ ラが 考 え る.結 果 としてどう使 っているかは実行時にcmpsコ マ ンド を入

力 してVUS/VUHの 欄 を見 れば 良い.OKと か4kと か で なけ れば使 用 されて い る.ベ ク トルユ ニ ッ トはPE当 り四 つ あ るので,こ の

値 の四 倍 が1PEで ベ ク トルユ ニ ッ トが消 費 してい る容量 とな る.ベ ク トルユ ニ ッ トの処 理効 率 を直接 判 定 で きるベ ク トライザの よう な ッー ルは今 の所 存 在 してい ない. 18ベ ク トル ユニ ットは 自分で主 記憶 か ら命令 フ ェッチせ ず_{,Sparcチ ップ が特 定 の番 地 に書 き こんだデ ー タを インス トラ クシ ョン と} して実 行 す る,よ うに な って いる ら しい.し たが っ て一Sオプ シ ョンに よ る普通 の ア セ ンブ ラの 中 に も これ らの イ ン ス トラク シ ョンは 書 き こみ命 令 の オペ ラ ン ド としては っ き りと出 てい る.た だ,dpeacはSparcア セ ンブ ラ を拡張 した マ クロ言語 で あ り,これ らを単 … のベ ク トル命 令 と して表 記す るので 分 か りやす い し,そ れ で書 い た もの を専用 アセ ンブ ラのdpasに よって コンパ イルで きる ら しい. 19役 に立 った ので_{,ア セ ンブ ラ の マ クロ群 であ るCDPEACで か な り複 雑 で しか も高速 なプ ログ ラム が作 れ る よ うにな っ た.こ れ} には,C*も し くはCM-Fortranで 書い た 親プ ログ ラム と連 携 させ るか,CMMDの ノー ドプ ログ ラム に埋 め こ むの と二 つの 方法 が あ る.今 の所 この両 者 の混 在使 用 は不 可能 で あ る.サ ンプル プ ログ ラ ムは,"DPEACReferenceManual"の 末 尾 に掲 載 され て い る. 一一 一一 一 醐脚 ■■ 閣 ■嘲 ■■■■ 圏■ ■圏 ■■ ■■■■ ■

cm5-cp2(36)%cmps 64PNSystem,30304Kmem.free,6996KVUmem.free,Oprocs と 回 答 す る が,最 初 の ニ カ ラ ム か ら64プ ロ セ ッサ の パ ー テ ィ シ ョ ンで あ る こ と,ま た メ モ リが 一一つ の プ ロセ ッサ に つ い て あ と30304Kバ イ ト空 い て い る こ と を しめ す. 物 理 メ モ リ は32768KByteあ る の で,こ れ と30304Kバ イ トの 差 の 分 はPNの オ ペ レー テ ィン グ シ ス テ ム が 使 用 して い る.こ こ で 何 か プ ロ グ ラ ム を実 行 させ る と,ま ず そ の オ ブ ジ ェ ク ト コ ー ド20が 各PNに ロ ー ド さ れ る.こ れ で 各PNに お い て,例 え ば200Kbyteず つ 均 等 に メモ リが 消 費 さ れ る. そ の 後,ヒ ー プ,ス タ ッ ク な ど に メ モ リが ア ロ ケ ー ト さ れ,消 費 され て い く.こ の 時,特 にCMMDモ ー ド の 場 合,各PEご と に消 費 量 が 異 な っ て くる こ とが 考 え られ る が,こ うい う場 合 にcmpsが 返 す 値 は ど う代 表 さ れ る の か は不 明 で あ る. こ こ で,-vuモ ー ド で コ ンパ イ ル した コ ー ド の 場 合 は ヒ ー プ,ス タ ッ ク な どが 「ベ ク トル ヒー プ(VUH)」 「ベ ク トル ス タ ッ ク(VUS)」 な ど と して 使 用 され る が,こ れ ら は 四 基 の ベ ク トル ユ ニ ッ ト に対 して均 等 に確 保 さ れ,そ の 量 が 表 示 さ れ る.つ ま り,cmpsのVUH使 用 量 の 欄 に1000KByteと 表 示 さ れ た ら,実 際 に は 4000KByte使 用 さ れ て い る の で あ る. な お,こ うい っ た こ とはPNの オ ペ レー テ ィ ン グ シ ス テ ム のmallocシ ス テ ム コ ー ル に対 応 す る もの に よ っ て実 現 して い る わ け だ が,同 一 プ ロ セ ス の 実 行 が 続 い て い る 間 に こ れ を 開 放 して 再 利 用 す る とい っ た非 常 に 動 的 な メ モ リ の使 用 能 力 につ い て は未 知 で あ る. 第2に,処 理 に 要 す る 時 間 の 測 定 に つ い て,現 時 点 でCM-Fortranの タ イ マ に は い くつ か の 間 題 が あ る. 時 間 測 定 の 方 法 と して, 1.そ の プ ロ グ ラ ム の 外 部 の 正 確 と思 わ れ る時 計 を使 う.例 え ば,正 確 な タ イ マ を も つ ど こ か の プ ロ グ ラ ム に プ ロセ ス 間通 信 で キ ュ ー を 出 す,ま た は,画 面 を見 て い て ス ト ップ ウ ォッチ で は か る. 2.プ ロ グ ラ ム 全 体 の 所 要 時 間 を 教 え て く れ る よ う な 機 構 を 用 い る.例 え ば,timea.outと す る. 3.後 述 す るprismの 時 間 計 測 機 能 を使 用 す る. 4.cm.timer,print関i数 で,画 面 に タ イ マ の デ ー タ を 出 力 す る.

5.cm_timer」 ℃ad関 数 で,F・rtranの 変 数 に タ イ マ の デ ー タ を 代 入 す る.

きち ん と し た カ テ ゴ ラ イ ズ に な っ て い な い と感 じる だ ろ うが,プ ロ グ ラ ム 自 身 が 自 身 の 所 要 時 間 デ ー タ を知 る 手 段 がcm.timer」 ℃adだ け で あ る こ と に 注 目 して ほ しい.そ して現 時 点 で は こ の 関 数 は 時 々全 く理 屈 に合 わ な い よ う な デ ー タ を返 し て くる こ とが あ る. また,処 理 時 間 の 測 定 に お い て は,CM5の 並 列 部 で 動 くプ ロ セ ス は常 に そ の パ ー テ ィ シ ョ ンマ ネ ー ジ ャ で 動 くプ ロ セ ス を と もな う こ と を 思 い 出 し て ほ しい 。何 ら か の 原 因 でcm5-cp2に 過 負 荷 を か け る と,CM5全 体 が 影 響 を受 け る の で,並 列 部 の パ フ ォー マ ンス も変 化 して し ま う. 適 切 な 方 法 は 場 合 に よ っ て 異 な る の で 何 と も言 え な い が,プ ロ グ ラ ム の 性 能 評 価 の さい に は 種 々 の 問 題 が あ る の で 自分 が 何 を測 定 し よ う と して い る の か は っ き りさせ て お き,念 の た め 極 端 な条 件 下 や 繰 りか え し測 定 で の性 能 が 矛 盾 した もの で な い こ と を確 認 す る こ と をす す め た い, 20の ,PNで 実 行 さ れ る 部 分.cmmd-ld,cmjoinな ど の マ ニ ュ ア ル を 見 よ. ＼ _{…一一 一 醐 一噸噸 剛■■■■■■願 ■闘■ 圏■■■■■ ■■■}

1.3デ バ ツ グ 1.3.1デ バ ッ グ の し か た 前 述 の よ う に,並 列 部 の プ ロ セ ス は 必 ずPMの 通 常 のUNIXの プ ロセ ス に付 随 して い て,基 本 的 な処 理 の 流 れ は こ の 通 常 のUNIXの プ ロ セ ス に従 う.し た が っ て,ソ ー ス に 変 数 の 書 き 出 しポ イ ン ト を つ け る よ う な古 典 的 なデ バ ッグ の 方 法 も可 能 だ し,CM-Fortranが 強 力 な 処 理 の 枠 組 み を 用 意 して い る た め,PEご と に ハ ー ドの 物 理 的 な構 造 を心 配 す る よ う な こ とは 滅 多 に な い が,21そ れ で も並 列 機 の デ バ ッグ は 困 難 で あ る. 多 少 の経 験 か ら,役 に 立 ち そ う な こ と を挙 げ て み よ う. プ ロ グ ラ ム が 実 行 時 エ ラ ー に よ っ て 終 了 し た とす る.こ の 時 に は つ ぎの 二 通 りの う ち ど ち らか の 事 態 が 起 こ る.前 者 の 例 は SegmentationFault(coredumped) と い っ た 感 じで 止 ま る.も う ひ と つ は, ***RTS-FATAL-IINIX:Floatingpointoperanderror Tracebackfollows: (Onlythefirstlocationisguaranteedtobevalid.) pc=Ox1361c_mont_,line899 pc=Ox135fc_mont_,line899 pc=Ox3460_MAIN_,line268 pc=ox22fgc_main_ Abort(coredumped) 1470.2u8.9s28:3186%0+968k35+446io114pf+Ow と い っ た風 に 止 ま る.こ の 場 合 に は 実 際 にMAINのline268か ら コ ー ル さ れ た サ ブ ル ー チ ンm・ntのline 899で 落 ち て い た.22後 者 の場 合 が ほ とん どだ が,止 ま っ た 場 所 を こ の よ う に指 示 し て くれ る の で,デ バ ッ グ に 大 変 有 効 で あ る.23 ま た,最 初 の 行 のFloatingpointoperanderr・rな ど,実 行 時 エ ラー と して 具 体 的 に何 が 起 こ っ た の か の 情 報 も提 供 さ れ るが,一 度,記 録 を残 して い な い の だ が,配 列 の 添 え字 の 範 囲 を超 過 し た 場 所 に ア ク セ ス し よ う と した 場 合 に, BadPNaddress. と い う よ う な メ ッ セ ー ジ が 返 っ て き た.24こ の 問 題 に な っ た 配 列 の ホ ー ム はCMだ っ た の で,配 列 の 範 囲 の 以 上 が 結 果 と し てPNの ア ド レ ス の 以 上 と し て 表 れ た の だ ろ う.と い う わ け で,言 っ て い る こ と は あ て に で き る の だ が,メ ッ セ ー ジ が 通 常 のUNIXマ シ ン と 多 少 変 わ っ た 表 現 を 使 っ て い る こ と が あ る. ま た,コ ア ダ ン プ が デ バ ッ グ に 利 用 で き る の は 並 列 部 で の 実 行 時 エ ラ ー で も 同 様 で あ る.並 列 部 で の エ ラ ー で はPNの 番 号 を 名 前 に 含 ん だ コ ア が,そ れ も 特 定 の い く つ か のPNに 対 し て 生 成 さ れ る.こ れ は 実 際 に エ ラ ー が そ のPNで 起 こ っ た こ と を 表 す と 考 え ら れ る.解 析 す る の に はpndbxを 使 用 す る の だ が,そ の 方 法 は よ く 実 験 し て い な い.ま た.こ れ ら コ ア の う ち 一・つ は 各 ノ ー ド か ら の 「エ ラ ー メ ッ セ ー ジ 」 例 え ば,PNO で は 異 常 な し,PN1で は 異 常 な し__.PN33で セ グ メ ン ト ・バ イ オ レ ー シ ョ ン.__と い う よ う な 全PN分 21た だ し これ が役 に立 た な くて ,と にか くど う して も落 ちて しま うとい う場 合 に は,配 列 の どこか の内容 に変 な値 が入 って い ないか, また宣言 した範 囲外 の変 な場 所 を アク セス して い ない か念 入 りに注 意す る こと,よ く調査 して ないが,こ れ らは不 可 解 な異常 終 了の最 大 の原 因 にな る よ うで あ る. 22た だ し こ うい うの の通例 と して_{,実 際 には エ ラーで あ りえな い よ うな行 を指示 して くれ る こ と も一度 あ った ので,注 意 が必 要 であ} る. 23こ の両 者 の違 いが_{,エ ラー のあ る タ イプ を指摘 す るので は な いか と考 えて再 現性 が あ る よ うなエ ラー を含 ん だモ デ ルプ ロ グ ラム} を作 ろ うと したが,う ま くいか なか った. 24こ の場合 も ,配列 の ア クセス の仕 方 にお け る特定 の パ ター ンの誤 りを指 示す る ので は ない か と考 え,再 現 性が あ る よ うなモ デ ルプ ログ ラム を作 ろ う と した が,失 敗 してい る. 一 一 ■■■■圏■■■■■■■■■