第１回　parallel 計算機の使い方

実施日：1996年6月13日


目次
  1. 情報センター並列計算機eic(Cray CS6400)の特長
  2. 並列計算機CS6400向き・不向きのジョブ
  3. eicのジョブクラス
  4. eicのバッチジョブの投入法
  5. CS6400の並列化機能を使うためには？
  6. CS6400の並列化の状態をみるには？
  7. CPU時間の計測
  8. 簡単なプログラムでどうなるか？
  1. 情報センター並列計算機eic(Cray CS6400)の特長
    • メモリ共有型の並列計算機
    • 32台のプロセッサ、各プロセッサにはSuperSparc+を搭載
    • メモリ8GB
    • 60 Mflops/CPU, 180MIPS/CPU

    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒
  2. 並列計算機eic向き・不向きのジョブ
    • 並列計算機を使ってスピードアップするジョブ
      計算がメイン
      並列化の処理がしてあるプログラム
      F77, F90, Apogee Cで書かれたプログラム
    • 並列計算機を使ってスピードアップが期待できないジョブ
      I/Oの多いジョブ
      検索
      グラフィック出力
      並列化されていないアプリケーションを使っている。
      SPARC C, GNU Cで書かれたプログラム
      並列化の処理が正確でないプログラム
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒
  3. eicのジョブクラス
    ジョブクラスCPU limitメモリ制限RUN limit
    TSSunlimit　unlimit
    hikari5 daysunlimit3
    nozomi20 daysunlimit3
    kodama50 daysunlimit1
    annex1800 secunlimit3

    　　　　※　同一ユーザーは１人／クラス
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒
  4. eicで自動並列化オプションを使ってバッチジョブを投入する方法

    ▼F77の場合
    　　 1.　F77のプログラム(例：prog1.f)を作成
    　　 2.　コンパイルする。
    　　　　　f77 -o prog1 -autopar prog1.f
    　　 3.　ジョブスクリプトファイル(例：batch1）の作成
    　　　　　 ◎batch1　の例
    　　　　　　　# QSUB -eo
    　　　　　　　setenv parallel 6
    　　　　　　　フルパス/prog1
    　　 4.　ジョブの投入
    　　　　　　　cqsub -q hikari batch1

    ▼F90の場合
    　　 1.　F90(F77)のプログラム(例：prog1.f)を作成
    　　 2.　コンパイルする。
    　　　　　f90 -o prog1 -O3 prog1.f
    　　　　　　※オプションの-O3はハイフンの後は大文字のOです。
    　　　　　　　ゼロではありません。
    　　 3.　ジョブスクリプトファイル(例：batch1）の作成
    　　　　　 ◎batch1　の例
    　　　　　　　# QSUB -eo
    　　　　　　　setenv NCPUS 6
    　　　　　　　フルパス/prog1
    　　 4.　ジョブの投入（例：hikariに投入する場合）
    　　　　　　　cqsub -q hikari batch1

    ●ともに結果の出力は上の例では　batch1.oXXXXという名前のファイルになる。

  5. CS6400の並列化機能を使うためには？

    ▼    自動並列化機能

    • F77の場合
      　コンパイル・オプション　-autopar 　をつけてコンパイルすること。
    • F90の場合
      　コンパイル・オプション　-O3 (ゼロではなく大文字のo）をつけてコンパイルすること。　
    • Apogee Cの場合
      　コンパイル・オプション　-Xkap=mp 　をつけてコンパイルすること。

    ▼    並列化ディレクティブを自分で設定する。

    • F77の場合
      　　1.　並列化する箇所を自分で指定　c$par　
      　　◆コンパイル・オプション　-parallel または -explicitpar　
      　　　　　　をつけてコンパイルすること。
    • F90の場合
      　　1.　自動並列化ディレクティブ　!MIC$　を使う。
      　　2.　並列化する箇所を自分で指定　!DIR$　
      　　◆いずれの場合にもコンパイル・オプション -O2 以上にすること。　
    ▼    並列化を意識して書かれたライブラリを使う。

    情報センターでは数値計算ライブラリとしてLibSci, IMSLなどを用意しています。これらについては 第２回の講習会で説明します。
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒
  6. CS6400の並列化の状態をみるには？

    ▼F77の場合
    　　　　コンパイラー・オプション　-loopinfo をいれると
    　　　　どの部分を並列化したかを画面に表示する。
    ▼F90の場合
    　　　　コンパイラー・オプション　-r2 をいれると
    　　　　どの部分を並列化したかをporg.lstに表示する。
              
   ◎prog. lst　の表示例
　　　1　　　　dimension a (1000), b (1000), c (1000) 
　　　2　1----　do k=1, 1000 
　　　3　1　　　　a(1)=k 
　　　4　1　　　　b(1)=k
　　　5　1----> end do 
　　　6　1----- do k=1, 1000 
　　　7　1　　　　c(k)=a(k)*b(k)
　　　8　1----> end do 
　　　9 　　　　end 

　　　considerata 
　　　　　1)<4>　 Local Variabte "C" is defined but never used 
　　　f90 compiIer -2 messages . 
　　　1) A Ioop startiflg at Iine 2 was eliminated 
   　　　        by optimization. 
　　　2) 
　　　Note: Enter "explain cf90-6002" toget a more detailed explanation.

　　　------------ f77 --------------
　　　line2:parallelized
　　　line?:not parallelized
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒
  7. CPU時間の計測

    ● F90の場合のプログラム例を示します。

    　　　program f90
    　　　　dimension dum(2)
    　　　　　　　：
    　　　　ops=2.*n**3
    　　　　　t1=etime(dum)
    　　　　　　call sub(a,b,c,n)
    　　　　　t2=etime(dum)
    　　　　　flops=ops/(t2-t1)
    　　　　　write(*,*) t2-t1,'sec ',flops*1.e-6,'Mflops'
    　　　　　　　：

    　　　function etime()
    　　　　etime=timef()*0.001
    　　　return
    　　　end

    ● 計測例：
    　　　　行列の積　ABを計算する。
    　　　　n=32〜1024(2)
    　　　　NCPUS=1,2,3,6の各場合
    　　　　Mflops=2*n**3/(t2-t1)*0.001

    　▽　IMSL90 (IMSL社製Fortran90対応）　ライブラリなし、
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ここではmatmulを使う。
    　▽　    IMSL90 (IMSL社製Fortran90対応F0）.x.
    　▽　IMSL77 (IMSL社製Fortran77対応）　DMRRR
    　▽　LibSci(Cray社製）　　　　　　　　DGEMM
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒
  8. 簡単なプログラムでどうなるか？

    ● do (1)
    　　do (2)
    　　　do (3)
    　　 　　Ci,j=Ci,j+Ai,k・Bk,j　　という計算をしてみましょう。
    　　ここではCPUを１６台使っています。
    (1)(2)(3)CPU１台並列化　
    n=128n=256
    ijk4MFLOPS4MFLOPS16倍63MFLOPS
    ikj1MFLOPS1MFLOPS3倍3MFLOPS
    jik4MFLOPS4MFLOPS16倍72MFLOPS
    jki8MFLOPS8MFLOPS16倍128MFLOPS
    kij1MFLOPS1MFLOPS3倍2MFLOPS
    kji7MFLOPS7MFLOPS7倍45MFLOPS

    　　　　※　簡単なチューニングで200MFLOPS/560MFLOPS
    　　● Cacheを考えずに作っても6CPUで80MFLOPS
    　　● 行列積のライブラリプログラムには問題あり
    　⇒ だからといって「ユーザーがプログラムを作る」べきではない！
    　　 有効にライブラリを使うようにしましょう。
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇒
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