第2回　数値計算ライブラリの使い方

実施日：1996年6月20日

1. 情報センターで使える数値計算ライブラリ
2. 情報センターで使える数値計算ライブラリの機能
3. どのライブラリを使ったらいいか？
4. プログラム中でライブラリを呼ぶ！
5. コンパイルの仕方、ジョブの投入のしかた
6. CPU時間の計測

1. 情報センターで使える数値計算ライブラリ
   　　カッコ内は開発提供元、[] 内は今後の説明に使う略称
   • Cray Soft LibSci 1.0　（Cray Research）　[LibSci]
   • IMSL Fortran90 MP Library 1.0 (Visual Numerics) [IMSL F90]
   • IMSL Fortran77 MP Library 3.0 (Visual Numerics)
     　　●f77でコンパイルしたもの　　[新 IMSL F77]
     　　●f90でコンパイルしたもの　　[旧 IMSL F77]
   • IMSL Fortran77 Library 2.0 (Visual Numerics) [kamo族 IMSL]
   
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2. 情報センターで使える数値計算ライブラリの機能
   
   • LibSci 　　スカラ、ベクトル、行列などに対する浮動小数点演算、整数、論理データに対する演算を行うルーチンを集めたもの。並列プログラミングの最適化がなされているので、ルーチンを呼ぶだけでCS6400の並列化機構を効率よく利用することができる。Fortranからの呼び出しを前提に設計されているが、Cからも呼び出すことができる。
     　　▼線形代数計算（BLAS）
     　　▼連立１次方程式、行列固有値問題などの数値計算（LAPACK）
     　　▼FFT、信号処理
     　　▼乱数
     
   • 旧 IMSL F77 　　線形代数計算　FFT　乱数
     　　（IMSL独自のBLAS, 線形計算）
     　　微分方程式、補間・近似、非線形方程式（常、偏）、特殊関数
     
   • 新 IMSL F77 　　 旧 IMSL F77＋160個のdouble complex使用のライブラリ
     
   • IMSL F90 　　f90で最初からかかれたもの。 　　線形代数計算　FFT　乱数、積分、微分方程式
     　　（Deffiend Operation）
     
   
   　　　
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3. どのライブラリを使ったらいいか？
   　　　
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4. プログラム中でライブラリを呼ぶ！
   　　　LibSci DGEMMをcf90から使った例
   　　　LibSciとCとのリンク例
   　　　IMSL F77(DMRRR)をcf90またはf77から使った例
   　　　IMSL F77(DQ2ROG)とCとのリンク例
   　　　IMSL F90　Deffiend Operationの例
   　　　IMSL F90　lin_sol_genの使用例
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5. コンパイルの仕方、ジョブの投入のしかた
   
   • LibSci
     　　　LibsciをリンクするにはfortranまたはCのコマンド行に
     　　　　-lSci -lthread
     　　　を加える。
     
   • 旧 IMSL F77、新 IMSL F77
     　　　▼f90の場合
     　　　　　f90 file.f $LINK_F90
     　　　▼f77の場合
     　　　　　f77 file.f $LINK_F90 -L/opt/craysoft/f90e/lib -lf90 -lthread
     
   • IMSL F90
     　　　▼f90の場合
     　　　　　f90 file.f $INTF1 $INTF2 $INTF3 $INTF4 $LINK_F90
     
   
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6. 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１：
   　　　　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
   ● 計測例２：
   　　　　連立方程式　Ax=B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）　lin_sol_gen
   　▽　IMSL90 (IMSL社製Fortran90対応F0）.ix.
   　▽　IMSL77 (IMSL社製Fortran77対応）　DLSORG
   　▽　LibSci(Cray社製）　　　　　　　　DGETRF, DGETRS
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