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title: 第3回 配信講義　計算科学技術特論A （2023）
tags:  #mpi #openmp #計算科学 #高性能計算技術  
author: [R-CCS　計算科学研究推進室](https://convert.docswell.com/user/2300203199)
site: [Docswell](https://www.docswell.com/)
thumbnail: https://bcdn.docswell.com/page/KJ46YDYQ71.jpg?width=480
description: 第3回 4月27日　OpenMPの基礎 プログラム高速化の基礎知識、並列化プログラミング（MPI、OpenMP）の基礎知識、およびプログラム高速化の応用事例の座学を通して、計算科学で必要な高性能計算技術の基礎の習得を目指す。 https://www.r-ccs.riken.jp/outreach/schools/20230413-1/
published: April 24, 23
canonical: https://convert.docswell.com/s/2300203199/KNR1X7-2023-04-24-091903
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# Page. 1

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内容に関する質問は
katagiri@cc.nagoya-u.ac.jp
まで
第３回
OpenMPの基礎
名古屋大学情報基盤センター 片桐孝洋
1
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 2

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講義日程と内容について

２０２３年度 計算科学技術特論Ａ（木曜：１３：００－１４：３０ ）





2
第１回：プログラム高速化の基 礎、2023年4月13日
 イントロダクション、ループアンローリング、キャッシュブロック化、
数値計算ライブラリの利用、その他
第２回：MPIの基礎、2023年4月20日
 並列処理の基礎、MPIインターフェース、MPI通信の種類、その他
第３回：OpenMPの基礎、2023年4月27日
 OpenMPの基礎、利用方法、その他
第４回：Hybrid並列化技法(MPIとOpenMPの応用)、2023年5月11日
 背景、Hybrid並列化の適用事例、利用上の注意、その他
第５回：プログラム高速化実例と大規模学習への展開、2023年5月18日
 プログラムの性能ボトルネック に関する考えかた（I/O、単体性能
(演算機ネック、メモリネック)、並列性能(バランス))、性能プロファイル、
機械学習におけるHPC、ほか
2023年度 計算科学技術特論A


# Page. 3

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参考書

「計算科学のためのHPC技術1 」
下司雅章 (編集), 片桐孝洋 , 中田真秀, 渡辺宙志, 山
本有作, 吉井範行, Jaewoon Jung, 杉田 有治, 石村和
也, 大石進一, 関根晃太, 森倉悠介, 黒田久泰，著
出版社: 大阪大学出版会 (2017/4/3)
ISBN-10: 4872595866, ISBN-13: 978-4872595864
発売日： 2017/4/3
【本書の特徴】
 計算科学に必要なＨＰＣ技術について、基礎的な事
項を解説している
 片桐担当（１章～５章）
 プログラム高速化の基礎、MPIの基礎、OpenMP
の基礎、Hybrid並列化技法(MPIとOpenMPの応
用)、プログラム高速化の応用





3
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 4

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47ZM5953E3.jpg)

参考書

The Art of High Performance Computing
for Computational Science, Vol. 1
Editor: Masaaki Geshi
出版社: Springer, Singapore
Hardcover ISBN 978-981-13-6193-7
発売日： 2019/5
【本書の特徴】
 「計算科学のためのHPC技術1」の英語版
 片桐担当（１章～５章）
 High-Performance Computing Basics(pp. 1-25), Basics of
MPI Programming (pp. 27-44), Basics of OpenMP
Programming (pp. 45-59), Hybrid Parallelization Techniques
(pp. 61-68), Application of Techniques for High-Performance
Computing (pp. 69-81)





4
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 5

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YJ6N9K9ZJV.jpg)

参考書（演習書）

「並列プログラミング入門：
サンプルプログラムで学ぶOpenMPとOpenACC」
 片桐 孝洋 著
 東大出版会、ISBN-10: 4130624563、
ISBN-13: 978-4130624565、発売日： 2015年5月25日
 【本書の特徴】
 C言語、Fortran90言語で解説
 C言語、Fortran90言語の複数のサンプルプログラムが入手可能
（ダウンロード形式）
 本講義の内容を全てカバー
 Windows PC演習可能(Cygwin利用)。スパコンでも演習可能。
 内容は初級。初めて並列プログラミングを学ぶ人向けの
入門書
5
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 6

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OpenMP 超入門
指示文による簡単並列化
6
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 7

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE3N2322E5.jpg)

OpenMPの概要
7
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 8

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/8EDWZ4Z67G.jpg)

OpenMPの対象計算機

OpenMPは共有メモリ計算機のためのプログラム言語
OpenMP
実行可能
コード
OpenMP
実行可能
コード
OpenMP
実行可能
コード
OpenMP
実行可能
コード
共有
配列
A[ ]
同時に複数のPEが共有配列にアクセス
⇒並列処理で適切に制御をしないと、逐次計算の結果と一致しない
8
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 9

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7P9DMYZJ8.jpg)

OpenMPとは

OpenMP (OpenMP C and C++ Application Program
Interface Version １.0)とは、共有メモリ型並列計算機用
にプログラムを並列化する以下：
指示文
2. ライブラリ
3. 環境変数
を規格化したものです。
1.


9
ユーザが、並列プログラムの実行させるための指示
を与えるものです。
コンパイラによる自動並列化ではありません。
分散メモリ型並列化（ＭＰＩなど）に比べて、データ分散
の処理の手間が無い分、実装が簡単です。
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 10

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OpenMPとマルチコア計算機（その１）


スレッド並列化を行うプログラミングモデル
近年のマルチコア計算機に適合


経験的な性能：
8～16スレッド並列以下の実行に向く
8～16スレッドを超えるスレッド実行で高い並列化効率を出す
には、プログラミングの工夫が必要
1.
2.
3.

メインメモリ‐キャッシュ間のデータ転送能力が演算性能に比べ低い
OpenMPで並列性を抽出できないプログラムになっている（後述）
ccNUMAの影響（ソケットを超える実行時）
ノード間の並列化はOpenMPではできない


ノード間の並列化はMPIを用いる
自動並列化コンパイラも、スレッド並列化のみ

10
HPF、 XcalableMP（筑波大、理研AICS） などのコンパイラではノード間の
並列化が可能だが、まだ完全に普及していない
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 11

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OpenMPとマルチコア計算機（その２）

典型的なスレッド数

マルチコアＣＰＵ： 20～80スレッド／ノード
 Fujitsu FX1000 (ARM A64FX)
 48物理コア
 Intel Xeon Gold 6230×4ソケット
（「不老」クラウドシステムの１ノード）
 80物理コア

メニーコアＣＰＵ： 60～280スレッド／ノード

Intel Xeon Phi (Intel MIC(Many Integrated Core) 、Knights Landing)
 68物理コア、136～272論理コア（HT利用時）


☞生産終了・・・
2023年現在、80スレッド超のOpenMP実行環境が手元に！

11
性能を出すためには、相当のプログラム上の工夫が必要
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 12

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JQXPL95EP.jpg)

OpenMPコードの書き方の原則
 Ｃ言語の場合
 #pragma
omp
で始まるコメント行
 Ｆｏｒｔｒａｎ言語の場合
 !$omp
で始まるコメント行
12
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 13

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/K746YDXVE1.jpg)

OpenMPのコンパイルの仕方

逐次コンパイラのコンパイルオプションに、OpenMP用の
オプションを付ける



例）富士通Fotran90コンパイラ
frt –Kfast,openmp foo.f
例）富士通Cコンパイラ
fcc –Kfast,openmp foo.c
注意
 OpenMPの指示がないループは逐次実行
 コンパイラにより、自動並列化によるスレッド並列化との
併用ができる場合があるが、できない場合もある
 OpenMPの指示行がある行はOpenMPによるスレッド並列化、
指示がないところはコンパイラによる自動並列化

13
例）富士通Fortran90コンパイラ
frt –Kfast,parallel,openmp foo.f
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 14

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJ1V6ZN4EG.jpg)

OpenMPの実行可能ファイルの実行




OpenMPのプログラムをコンパイルして生成した実行可能
ファイルの実行は、そのファイルを指定することで行う
スレッド数を、環境変数OMP_NUM_THREADSで指定
例）OpenMPによる実行可能ファイルがa.outの場合
$ export OMP_NUM_THREADS=１6
$ ./a.out
注意

逐次コンパイルのプログラムと、OpenMPによるプログラムの
実行速度が、OMP_NUM_THREADS=１にしても、異なることがある
（後述）



14
この原因は、OpenMP化による処理の増加（オーバーヘッド）
高スレッド実行で、このオーバーヘッドによる速度低下が顕著化
プログラミングの工夫で改善可能
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 15

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJWLW94ZE2.jpg)

OpenMPの実行モデル
15
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 16

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EZM592LJ3.jpg)

OpenMPの実行モデル（C言語）
OpenMP指示文
ブロックＡ
#pragma omp parallel
｛
ブロックＢ
｝
ブロックＣ
ブロックＡ
スレッドの起動
スレッド０
（マスタースレッド）
スレッド１
ブロックＢ
ブロックＢ
※スレッド数ｐは、
環境変数
OMP_NUM_THREADS
で指定する。
スレッドの終結
ブロックＣ
16
2023年度
計算科学技術特論A
スレッドｐ
…
ブロックＢ


# Page. 17

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/Y76N9KVM7V.jpg)

OpenMPの実行モデル（Fortran言語）
OpenMP指示文
ブロックＡ
!$omp parallel
ブロックＢ
!$omp end parallel
ブロックＣ
ブロックＡ
スレッドの起動
スレッド０
（マスタースレッド）
スレッド１
ブロックＢ
ブロックＢ
※スレッド数ｐは、
環境変数
OMP_NUM_THREADS
で指定する。
スレッドの終結
ブロックＣ
17
2023年度
計算科学技術特論A
スレッドｐ
…
ブロックＢ


# Page. 18

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/G755NPDQ74.jpg)

Work sharing構文



parallel指示文のように、複数のスレッドで実行する場合
において、OpenMPで並列を記載する処理（ブロックB）の
部分を並列領域 (Parallel Region)と呼ぶ。
並列領域を指定して、スレッド間で並列実行する処理を
記述するOpenMPの構文をWork Sharing構文と呼ぶ。
Work Sharing構文は、以下の２種がある。
並列領域内で記載するもの
1.



parallel指示文と組み合わせるもの
2.


18
for構文（do構文）
sections構文
single構文 (master構文)、など
parallel for 構文 (parallel do構文)
parallel sections構文、など
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 19

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/9J2N568WER.jpg)

代表的な指示文
19
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 20

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DEYPK969EM.jpg)

※Fortran言語の場合は
For構文（do構文）
#pragma omp parallel for
for (i=0; i&lt;100; i++){
a[i] = a[i] * b[i];
}
!$omp parallel do
～
!$omp end parallel do
上位の処理
スレッドの起動
スレッド０
スレッド１
スレッド2
スレッド3
for (i=0; i&lt;25; i++){
a[i] = a[i] * b[i];
}
for (i=25; i&lt;50; i++){
a[i] = a[i] * b[i];
}
for (i=50; i&lt;75; i++){
a[i] = a[i] * b[i];
}
for (i=75; i&lt;100; i++){
a[i] = a[i] * b[i];
}
スレッドの終結
※指示文を書くループが
並列化をしても、
正しい結果になることを
ユーザが保障する。
20
下位の処理
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 21

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJN5RLZD78.jpg)

For構文の指定ができない例
for (i=0; i&lt;100; i++) { •ループ並列化指示すると、
逐次と結果が異なる
a[i] = a[i] +1;
（a[i-1]が更新されていない
b[i] = a[i-1]+a[i+1];
場合がある）
}
for (i=0; i&lt;100; i++) {
a[i] = a[ ind[i] ];
}
•ind[i]の内容により、
ループ並列化できるか
どうか決まる
•a[ind[i]]が既に更新された
値でないとき、
ループ並列化できる
21
計算科学技術特論A
2023年度


# Page. 22

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YE9YM4Z8J3.jpg)

※Fortran言語の場合は
!$omp parallel sections
～
!$omp end parallel sections
Sections構文
#pragma omp parallel sections
{
スレッド数が３の場合
#pragma omp section
sub1();
スレッド０
スレッド１
#pragma omp section
sub2();
sub1();
sub2();
#pragma omp section
sub3();
sub4();
#pragma omp section
sub4();
}
スレッド2
sub3();
スレッド数が４の場合
スレッド０
sub1();
22
スレッド１
スレッド2
sub2();
2023年度
sub3();
計算科学技術特論A
スレッド3
sub4();


# Page. 23

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GE86LQ1Z7D.jpg)

※Fortran言語の場合は
!$omp critical
～
!$omp end critical
Critical補助構文
#pragma omp critical
{
s = s + x;
}
スレッド０
スレッド１
スレッド2
スレッド3
s= s+x
s= s+x
s= s+x
s= s+x
23
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 24

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LEL9LXQ1JR.jpg)

Private補助構文
#pragma omp parallel for private(c)
for (i=0; i&lt;100; i++){
a[i] = a[i] + c * b[i];
}
ただし、c にループに入る前の値を
代入して使う場合は firstprivate(c)
スレッド０
for (i=0; i&lt;25; i++){
a[i] = a[i] + c0*b[i];
}
※変数ｃが各スレッドで
別の変数を確保して実行
→高速化される
上位の処理
スレッド１
スレッドの起動
スレッド2
for (i=25; i&lt;50; i++){
a[i] = a[i] + c1*b[i];
}
スレッド3
for (i=50; i&lt;75; i++){
a[i] = a[i] + c2*b[i];
}
for (i=75; i&lt;100; i++){
a[i] = a[i] + c3* b[i];
}
スレッドの終結
下位の処理
24
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 25

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JMZML15EW.jpg)

Private補助構文の注意（Ｃ言語）
#pragma omp parallel for private( j )
for (i=0; i&lt;100; i++) {
for (j=0; j&lt;100; j++) {
a[ i ] = a[ i ] + amat[ i ][ j ]* b[ j ];
}
•ループ変数 ｊ が、各スレッドで別の変数を確保して実行される。
•private( j ) がない場合、各スレッドで 共有変数の
j のカウントを独立で行ってしまい、逐次と加算結果が異なる。
→演算結果が逐次と異なり、エラーとなる。
25
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 26

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJR6VKLZ79.jpg)

Private補助構文の注意（Fortran言語）
!$omp parallel do private( j )
do i=1, 100
do j=1, 100
a( i ) = a( i ) + amat( i , j ) * b( j )
enddo
enddo
!$omp end parallel do
•ループ変数 ｊ が、各スレッドで別の変数を確保して実行される。
•private( j ) がない場合、各スレッドで 共有変数の
j のカウントを独立で行ってしまい、逐次と加算結果が異なる。
→演算結果が逐次と異なり、エラーとなる。
26
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 27

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PEXMZLW17X.jpg)

リダクション補助構文
（C言語）

内積値など、スレッド並列の結果を足しこみ、１つの結果を
得たい場合に利用する


上記の足しこみはスレッド毎に非同期になされる
reduction補助構文が無いと、ddotは共有変数になるため、
並列実行で逐次の結果と合わなくなくなる
#pragma omp parallel for reduction(+: ddot )
for (i=1; i&lt;=100; i++) {
ddot += a[ i ] * b[ i ]
}
ddotの場所はスカラ変数のみ記載可能（配列は記載できません）
27
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 28

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3EKG8LVMJD.jpg)

リダクション補助構文
（Fortran言語）

内積値など、スレッド並列の結果を足しこみ、１つの結果を
得たい場合に利用する


上記の足しこみはスレッド毎に非同期になされる
reduction補助構文が無いと、ddotは共有変数になるため、
並列実行で逐次の結果と合わなくなくなる
!$omp parallel do reduction(+: ddot )
do i=1, 100
ddot = ddot + a(i) * b(i)
enddo
!$omp end parallel do
ddotの場所はスカラ変数のみ記載可能（配列は記載できません）
28
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 29

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/L73N23M275.jpg)

reduction補助構文の注意

reduction補助構文は、排他的に加算が行われるので、
一般的に性能が悪い



経験的に、8~16スレッド並列を超える場合、性能劣化が激しい
以下のように、ddot用の配列を確保して逐次で加算する
ほうが高速な場合もある（ただし、問題サイズ、ハードウェア依存）
）
!$omp
parallel do private ( i ) スレッド数分のループを作成：最大ｐスレッド利用
do j=0, p-１
各スレッドでアクセスするインデックス範囲を事前に設定
do i=istart( j ), iend( j )
ddot_t( j ) = ddot_t( j ) + a(i) * b(i)
各スレッドで用いる、ローカルなddot用の
enddo
配列ddot_t()を確保し、0に初期化しておく
enddo
!$omp end parallel do
ddot = 0.0d0
do j=0, p-１
逐次で足しこみ
ddot = ddot + ddot_t( j )
enddo
29
2023年度 計算科学技術特論A


# Page. 30

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/87DWZ466JG.jpg)

その他、よく使うOpenMPの関数
30
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 31

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJP9DVZZE8.jpg)

最大スレッド数取得関数


最大スレッド数取得には、omp_get_num_threads()関数
を利用する
型はinteger (Fortran言語)、int (C言語)
 Fortran90言語の例
 C言語の例
use omp_lib
Integer nthreads
#include &lt;omp.h&gt;
int nthreads;
nthreads = omp_get_num_threads()
nthreads = omp_get_num_threads();
31
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 32

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2EVM1ZWMEQ.jpg)

自スレッド番号取得関数


自スレッド番号取得には、omp_get_thread_num()関数を
利用する
型はinteger (Fortran言語)、int (C言語)
 Fortran90言語の例
 C言語の例
use omp_lib
Integer myid
#include &lt;omp.h&gt;
int myid;
myid = omp_get_thread_num()
myid = omp_get_thread_num();
32
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 33

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/57GG24DX7L.jpg)

時間計測関数


時間計測には、omp_get_wtime()関数を利用する
型はdouble precision (Fortran言語)、double (C言語)
 Fortran90言語の例
 C言語の例
use omp_lib
double precision dts, dte
#include &lt;omp.h&gt;
double dts, dte;
dts = omp_get_wtime()
対象の処理
dte = omp_get_wtime()
print *, “Elapse time [sec.] =”,dte-dts
dts = omp_get_wtime();
対象の処理
dte = omp_get_wtime();
printf(“Elapse time [sec.] = %lf ¥n”,
dte-dts);
33
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 34

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EQXPG157P.jpg)

その他の構文
34
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 35

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/KJ46Y5RV71.jpg)

※Fortran言語の場合は
Single構文



!$omp single
～
!$omp end single
Single補助構文で指定されたブロックを、
どれか１つのスレッドに割り当てる
どのスレッドに割り当てられるかは予測できない
nowait補助構文を入れない限り、同期が入る
プログラムの開始
#pragma omp parallel for
｛
ブロックA
#pragma omp single
{ ブロックB }
…
}
35
スレッドの起動
スレッド０
スレッド１
（マスタースレッド）
ブロックA
ブロックA
ブロックＢ
同期処理
2023年度
計算科学技術特論A
スレッドｐ
…
ブロックA


# Page. 36

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE1V6WQ47G.jpg)

Master構文
 使い方は、single補助構文文と同じ
 ただし、master補助構文で指定した処理
（先ほどの例の「ブロックB」の処理）は、
必ずマスタースレッドに割り当てる
 終了後の同期処理が入らない

36
そのため、場合により高速化される
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 37

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GEWLW6MZ72.jpg)

Flush構文


物理メモリとの一貫性を取る
Flush構文で指定されている変数のみ、その場所で一貫性を取る。
それ以外の共有変数の値は、メモリ上の値との一貫性は無い。




演算結果はレジスタ上に保存されるだけ。
メモリに計算結果を書き込んでいない
つまり、flush補助指定文を書かないと、スレッド間で同時に足しこんだ結果
が、実行ごとに異なる。
barrier補助構文、critical補助構文の出入口、parallel構文の出口、
for、sections、single構文の出口では、暗黙的にflushされている。
Flushを使うと性能は悪くなる。できるだけ用いない。
#pragma omp flush (対象となる変数名の並び)
省略すると、
全ての変数が対象
37
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 38

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47ZM5YQLE3.jpg)

Threadprivate構文


スレッドごとにプライベート変数にするが、スレッド内で大域アクセスできる
変数を宣言する。
スレッドごとに異なる値をもつ大域変数の定義に向く。
たとえば、スレッドごとに異なるループの開始値と終了値の設定
…
#include &lt;omp.h&gt;
void main() {
int myid, nthreds, istart, iend;
…
#pragma omp threadprivate (istart,
#pragma omp parallel private (myid, nthreds,
iend)
istart, iend) {
…
nthreds = omp_num_threds();
void kernel() {
myid = omp_get_thread_num();
int i;
istart = myid * (n/nthreads);
for (i=istart; i&lt;iend; i++) {
iend = (myid+１)*(n/nthreads);
for (j=0; j&lt;n; j++) {
if (myid == (nthreads-１)) {
a[ i ] = a[ i ] + amat[ i ][ j ] * b[ j ];
nend = n;
}
スレッド毎に異なる値を持つ
}
}
大域変数を、Parallel構文中
kernel();
}
で定義する
}
…

38
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 39

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YJ6N9D6MJV.jpg)

スケジューリング
39
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 40

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJ55N36QJ4.jpg)

スケジューリングとは（その１）

Parallel do構文（Parallel for構文）では、対象ループの
範囲（例えば１～ｎの長さ）を、単純にスレッド個数分に
分割（連続するように分割）して、並列処理をする。
1

スレッド0
スレッド1
スレッド2
スレッド3
スレッド4
n ループ変数の流れ
（反復空間）
このとき、各スレッドで担当したループに対する計算負荷
が均等でないと、スレッド実行時の台数効果が悪くなる
1
スレッド0
スレッド1
スレッド2
スレッド3
スレッド4
n
計算負荷
40
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 41

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/9E2N5ZMW7R.jpg)

スケジューリングとは（その２）

負荷分散を改善するには、割り当て間隔を短くし、かつ、
循環するように割り当てればよい。
1
n
計算負荷


41
最適な、割り当て間隔（チャンクサイズとよぶ）は、計算機
ハードウェアと、対象となる処理に依存する。
以上の割り当てを行う補助構文が用意されている。
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 42

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/D7YPKRX97M.jpg)

ループスケジューリングの補助構文
（その１）
 schedule (static, n)


1
ループ長をチャンクサイズで分割し、スレッド0番から順番に
（スレッド０、スレッド１、・・・というように、ラウンドロビン方式と
呼ぶ）、循環するように割り当てる。
nにチャンクサイズを指定できる。
Schedule補助指定文を記載しないときのデフォルトはstaticで、
かつチャンクサイズは、ループ長/スレッド数。
スレッド0
42
スレッド1
スレッド2
スレッド3
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 43

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VEN5RD1DJ8.jpg)

ループスケジューリングの補助構文
（その２）

schedule(dynamic, n)

ループ長をチャンクサイズで分割し、処理が終了したスレッド
から早い者勝ちで、処理を割り当てる。
nにチャンクサイズを指定できる。
1
スレッド0
43
スレッド1
スレッド2
スレッド3
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 44

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/Y79YMG58E3.jpg)

ループスケジューリングの補助構文
（その３）

schedule(guided, n)

ループ長をチャンクサイズで分割し、徐々にチャンクサイズを
小さくしながら、処理が終了したスレッドから早い者勝ちで、
処理を割り当てる。nにチャンクサイズを指定できる。

チャンクサイズの指定が１の場合、残りの反復処理をスレッド数で割った
おおよその値が各チャンクのサイズになる。
チャンクサイズは １ に向かって指数的に小さくなる。
チャンクサイズに １より大きい k を指定した場合、チャンク サイズは指数
的に k まで小さくなるが、最後のチャンクは k より小さくなる場合がある。
チャンクサイズが指定されていない場合、デフォルトは １ になる。



1
スレッド0
44
スレッド1
スレッド2
スレッド3
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 45

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/G786LVYZJD.jpg)

ループスケジューリングの補助構文
の使い方
 Fortran90言語の例
!$omp parallel do private( j ) schedule(dynamic,１０)
do i=１, n
do j=indj(i), indj (i+１)-１
y( i ) = amat( j ) * x( indx( j ) )
enddo
enddo
!$omp end parallel do
 C言語の例
45
#pragma omp parallel for private( j ) schedule(dynamic,１０)
for (i=0; i&lt;n; i++) {
for ( j=indj(i); j&lt;indj (i+１); j++) {
y[ i ] = amat[ j ] * x[ indx[ j ]];
}
}
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 46

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/L7L9L541ER.jpg)

ループスケジューリングにおける
プログラミング上の注意

dynamic、guidedのチャンクサイズは性能に大きく影響





実行時のチャンクサイズのチューニングが必須で、チューニングコスト
が増える。
staticのみで高速実装ができる（場合がある）



46
チャンクサイズが小さすぎると負荷バランスは良くなるが反面、
システムのオーバヘッドが大きくなる。
一方、チャンクサイズが大きすぎと負荷バランスが悪くなる半面、
システムのオーバヘッドが小さくなる。
両者のトレードオフがある。
dynamicなどの実行時スケジューリングは、システムのオーバーヘッド
が入るが、staticはオーバーヘッドは（ほとんど）無い。
事前に負荷分散が均衡となるループ範囲を調べた上で、
staticスケジューリングを使うと、最も効率が良い可能性がある。
ただし、プログラミングのコストは増大する
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 47

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EMZM3K57W.jpg)

Staticスケジューリングのみで負荷バランス
を均衡化させる実装例

疎行列‐ベクトル積へ適用した例（詳細は後述）
スレッド個数分のループ
（スレッドごとのループ担当範囲
を知るために必要）
!$omp parallel do private(S, J_PTR,I)
DO K=１, NUM_SMP
DO I=KBORDER(K-１)+１, KBORDER(K)
事前に調べて設定しておいた、
S=0.0D0
負荷分散が均衡となる
DO J_PTR=IRP(I), IRP(I+１)-１
スレッドごとのループ範囲
S=S + VAL( J_PTR ) * X(ICOL( J_PTR))
（各スレッドは、連続しているが、
END DO
不均衡なループ範囲を設定）
Y(I)=S
END DO
実行前に、各スレッドが担当するループ範囲について、
END DO
連続する割り当てで、かつ、それで負荷が均衡する
!$omp end parallel do
問題に適用できる。
※実行時に負荷が動的に変わっていく場合は適用できない
47
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 48

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PER6VQXZJ9.jpg)

OpenMPのプログラミング上の注意
（全般）
48
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 49

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/P7XMZ561JX.jpg)

OpenMPによるプログラミング上の注意点
OpenMP並列化は、

parallel構文を用いた単純なforループ並列化
が主になることが多い。

複雑なOpenMP並列化はプログラミングコストがかかるので、
OpenMPのプログラミング上の利点が失われる
parallel構文による並列化は

private補助構文の正しい使い方
を理解しないと、バグが生じる！
49
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 50

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/37KG861MED.jpg)

Private補助構文に関する注意（その１）

OpenMPでは、対象となる直近のループ変数以外は、
private変数で指定しない限り、全て共有変数になる。

デフォルトの変数は、スレッド間で個別に確保した変数でない
 ループ変数に関する共有変数の例
!$omp parallel do 宣言なしにプライベート変数として確保されるのは、
このi-ループ変数のみ
do i=1, 100
このj-ループ変数は、private宣言なしでは共有変数になる
do j=1, 100
←スレッド間で早い者勝ちで加算 ←並列実行時にバグ
tmp = b(i) + c(i)
a( i ) = a( i ) + tmp
enddo
この変数tmpは、private宣言なしでは共有変数になる
←スレッド間で早い者勝ちで値が代入 ←並列実行時にバグ
enddo
!$omp end parallel do
50
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 51

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJ3N26Q2J5.jpg)

Private補助構文に関する注意（その２）
Private補助構文に記載する変数を減らすため、
対象部分を関数化し、かつ、その関数の引数を増やすと、
関数呼び出し時間が増加し、スレッド並列化の効果を
相殺することがある

 呼び出し関数の引数が多い例
!$omp parallel do
do i=1, 100
call foo(i,arg1,arg2,arg3,
arg4,arg5, ….., arg100)
enddo
!$omp end parallel do
51
関数引数は自動的にプライベート変数に
なるため、private補助構文に記載する
変数を削減できる
← しかし、関数呼び出し時のオーバーヘッド
が増加する
← スレッド実行時においても、関数呼び出し
のオーバーヘッドが無視できなくなり、
台数効果が制限される
※解決法：大域変数で引き渡して引数を削減
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 52

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/8JDWZV96EG.jpg)

Private補助構文に関する注意のまとめ


OpenMPでは、宣言せずに利用する変数は、
すべて共有変数（shared variable）になる
C言語の大域変数、Fotran90言語のcommon変数は、
そのままでは共有変数になる


プライベート変数にしたい場合は、Threadprivate宣言が必要
外側ループをParallel構文などで並列化する場合


52
ループ内で呼ばれる関数（手続き）内で宣言される
変数はPrivateになる
C言語で、ループ内で明示的に宣言される変数
(例：int a;) は Privateになる。
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 53

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VEP9DV9Z78.jpg)

Parallel構文の入れ子に関する注意（その１）


Parallel構文は、do構文で分離して記載できる
１ループが対象の場合、分離するとdo構文の場所で
ループごとにforkするコードを生成するコンパイラがあり、
速度が低下する場合がある

この逆の場合もある。双方を確認する必要あり。
!$omp parallel
!$omp do private(j,tmp)
do i=1, 100
do j=1, 100
tmp = b( ｊ ) + c( ｊ )
a( i ) = a( i ) + tmp
enddo
enddo
!$omp end do
!$omp end parallel
53
Parallel構文の
対象が１ループ
なら parallel do
で指定
2023年度
!$omp parallel do private(j,tmp)
do i=1, 100
do j=1, 100
tmp = b( ｊ ) + c( ｊ )
a( i ) = a( i ) + tmp
enddo
enddo
!$omp end parallel do
計算科学技術特論A


# Page. 54

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/27VM1ZMM7Q.jpg)

Parallel構文の入れ子に関する注意（その２）


Parallel構文は、do構文で分離して記載できる
複数ループの内側を並列化したい場合は、分離した
方が高速になる


ただし、外側ループを並列化できる時はその方が性能が良い
外側ループにデータ依存があり、並列化できない場合
!$omp parallel
do i=1, n
!$omp do
do j=1, n
&lt;並列化できる式&gt;
enddo
!$omp end do
enddo
!$omp end parallel
do i=1, n
!$omp parallel do
do j=1, n
&lt;並列化できる式&gt;
enddo
!$omp end parallel do
enddo
54
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 55

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/5JGG24GXJL.jpg)

データ依存関係を壊しバグになる例

間接参照があるインデックスに対して加算する例

間接参照のパターン、および、スレッド実行のタイミング次第で、
逐次処理と結果が一致し、正常動作だと勘違いする場合がある


理論的には間違っている
OpenMPの共有変数は、データ一貫性の保証はしない

データの一貫性の保証には、critical補助指定文などによる相互排除が必要
 バグになるプログラム例
!$omp parallel do private( j )
do i=1, n
j = indx( i )
a( j ) = a( j ) + 1
enddo
!$omp end parallel do
55
2023年度
!$omp parallel do private( j )
do i=１, n
j = indx( i )
!$omp critical
a( j ) = a( j ) + １
!$omp end critical
enddo
!$omp end parallel do
計算科学技術特論A


# Page. 56

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47QXPGX5JP.jpg)

Critical補助構文による速度低下

先述のように、critical補助構文を入れないといけない場合、
特に、高スレッド数での実行で性能が低下する



1.
高性能化するには、基本的にはアルゴリズムを変更するしかない。
この場合、以下の３つのアプローチがある。
スレッド内アクセスのみに限定し、critical補助構文をはずす

間接参照されるデータについて、理論的に、割り当てられたスレッド内の
データしかアクセスしないように、アルゴリズムを変更する
スレッド間アクセスを最小化
2.

3.
ハードウェアサポートがある場合、atomic節による実装のほうが高速であ
ることが多いが、スレッド数が増えると性能が低下する
criticalの並列領域に同時に入るスレッド数が減るように、間接参照するデータを
事前に調べ、間接参照するデータの順番を変更する。
スレッド間アクセス部分をループから分離し、逐次処理にする
 例）内積演算におけるリダクション補助指定文
56
2023年度 計算科学技術特論A


# Page. 57

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/KE46Y56VJ1.jpg)

OpenMPを用いた並列化の欠点
（その１）

OpenMPは単純なループを並列化することに向く

実用アプリケーションにおける複雑なループは、そのままでは
OpenMP化に向いていないことがある。
private補助構文中に書かれる変数名の数が膨大になる
 外側ループからOpenMP並列化する場合、内部で使っている
変数の数が多いことがある
 private変数リストに変数を書き忘れても、コンパイラによる
エラーは出ない。（並列化の責任はユーザにあるため）
 実行すると、タイミングに依存し計算結果が逐次と異なる。
どこが間違っているかわからないので、デバックが大変になる。
 解決策：コンパイラによっては、最適化情報を出力することがで
きる。その情報から、ちゃんとprivate化されているか確認する。
1.
57
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 58

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/L71V6WV4JG.jpg)

OpenMPを用いた並列化の欠点
（その２）
2.


3.


高スレッド実行時に性能が出ない場合のチューニングが困難
一般に、8~16スレッド未満では性能が出るが、8~16スレッド以上
で性能が劣化する。
1. 近年のハードウェアはメモリアクセスの性能が低い
2. ループそのものに並列性がない（ループ長が短い）
3. ccNUMAの影響（ソケットを跨ぐ実行）
解決するには、アルゴリズムの変更、実装の変更、が必要
になり、OpenMPの利点である容易なプログラミングを損なう
複雑なスレッドプログラミングには向かない
単純な数値計算のカーネルループを、parallel for構文で記載
する方針で仕様が作られている（と思われる）
複雑な処理は、PthreadなどのnativeなスレッドAPIで書くほうが
やりやすい
58
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 59

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/G7WLW6LZJ2.jpg)

プログラム実例
59
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 60

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JZM5YML73.jpg)

行列-行列積のコードのOpenMP化の例
（Ｃ言語）
以下のようなコードになる

#pragma omp parallel for private (j, k)
for(i=0; i&lt;n; i++) {
for(j=0; j&lt;n; j++) {
for(k=0; k&lt;n; k++) {
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
}
}
}
60
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 61

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YE6N9DNMEV.jpg)

行列-行列積のコードのOpenMP化の例
（Fortran言語）
以下のようなコードになる

!$omp parallel do private (j, k)
do i=1, n
do j=1, n
do k=1, n
C(i, j) = C(i, j) + A(i, k) * B(k, j)
enddo
enddo
enddo
!$omp end parallel do
61
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 62

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GE55N35QE4.jpg)

OpenMPの高速化技法：
ファーストタッチ
62
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 63

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/972N5ZNWJR.jpg)

ファーストタッチとは



ファーストタッチとは、マルチコア計算機の中でも、
ccNUMA (Cache Coherent Non-Uniform Memory Access)
のハードウェア向けの、メモリ最適化の方法
OpenMPによる並列プログラミングでも重要な技法
ccNUMAのメモリ構造の特性を利用する
アクセス遅い
CPU0
CPU1
メモリ0
メモリ1
メモリ2
メモリ3
CPU2
CPU3
アクセス速い
63
2023年度
ccNUMAの
ハードウェア
計算科学技術特論A


# Page. 64

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DJYPKRP9JM.jpg)

ファーストタッチの原理



64
ccNUMA型のハードウェアでは、確保した配列は、
各コアで、その配列に初めてアクセスした時、
各コアに最も近いメモリに配列が置かれる
この原理を利用し、本計算と同じデータ・アクセスパターン
（＝ループ構造）で、プログラム上最も先に、
OpenMP指示文を用いて配列を初期化すると、
CPUに近いメモリに配列データがセットされる
本計算と同じループ構造で、確保した配列の初期化
（例えば0クリア、もしくが、データのセット）をするだけで、
ファーストタッチが実現できる
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 65

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7N5RD5DE8.jpg)

ファーストタッチの例
(C言語の例)
#pragma omp parallel for private( j )
for (i=0; i&lt;100; i++) {
for (j=0; j&lt;100; j++) {
a[ i ] = 0.0;
amat[ i ][ j ] = 0.0;
}
….
#pragma omp parallel for private( j )
for (i=0; i&lt;100; i++) {
for (j=0; j&lt;100; j++) {
a[ i ] = a[ i ] + amat[ i ][ j ]* b[ j ];
}
65
2023年度
ファーストタッチの
ための初期化
（プログラムの
一番最初に
実行すること）
ファーストタッチ
データを利用した
本計算
計算科学技術特論A


# Page. 66

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YJ9YMGY873.jpg)

ファーストタッチの例
(Fortran言語の例)
!$omp parallel do private( j )
do i=1, 100
do j=1, 100
a( i ) = 0.0d0
amat( i , j ) =0.0d0
enddo
enddo
!$omp end parallel do
….
!$omp parallel do private( j )
do i=1, 100
do j=1, 100
a( i ) = a( i ) + amat( i , j ) * b( j )
enddo
enddo
!$omp end parallel do
66
2023年度
ファーストタッチの
ための初期化
（プログラムの
一番最初に
実行すること）
ファーストタッチ
データを利用した
本計算
計算科学技術特論A


# Page. 67

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJ86LV6ZED.jpg)

ファーストタッチの効果
うまくいく場合で、経験的に約２～５倍高速化
 効果的な例



必ずしも、効果があるとは限らない


67
キャッシュに載るようなサイズやアクセス領域
での実行時
キャッシュミスヒットが大きい場合
そもそも、ファーストタッチの実装が困難
☞次のスライド
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 68

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJL9L5917R.jpg)

ファーストタッチの実装上の注意

ccNUMAのアーキテクチャでないと効果がない


スーパーコンピュータ「富岳」、スーパーコンピュータ「不老」では、
ハードウェア的に効果が期待できる
対象となる配列を自ら確保し、演算も自ら行う
「手製の」プログラムでないと効果がない

数値計算ライブラリを使う場合




68
配列データはユーザが用意する。
一般的に、配列データの値を設定するプログラムが先に
動いて、その後、数値計算ライブラリを呼ぶ。
このとき、数値計算ライブラリ内でのアクセスパターンがわからないので、
配列データを設定するプログラムのアクセスパターンが数値計算ライブラリ
内のデータアクセスパターンと異なる。
以上の理由から、ファーストタッチできない。
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 69

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47MZM3Z5JW.jpg)

task構文
69
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 70

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/P7R6VQ6ZE9.jpg)

task構文 (OpenMP 3.1)

今までは、スレッド並列で実行


70
全ての実行は、対象実行の前に並列性（スレッド数）を
OMP_NUM_THREADSで設定
タスク構文
 タスク並列で行う
 対象の場所の並列性を柔軟に増やしたり、
実行するコア割り当てを実行時に決めることがで
きる ⇒記述の柔軟性が高い
 欠点：タスク生成コストが高く、実行時間で
スレッド並列に劣ることがある
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 71

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJXMZ5M1EX.jpg)

task構文の例
!$omp parallel num_threads(3)
!$omp single
!$omp task
タスクA
!$omp end task
!$omp task
タスクB
!$omp end task
!$omp task
タスクC
!$omp end task
!$omp end single
!$omp end parallel
71
スレッドの起動
スレッド０
スレッド１
スレッド2
タスクA生成
タスクB生成
タスクA実行
タスクC生成
タスクC実行
2023年度
計算科学技術特論A
タスクB実行


# Page. 72

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3JKG86GM7D.jpg)

OpenMP 4.0
72
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 73

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE3N26N2E5.jpg)

OpenMP 4.0

２０１３年７月仕様公開


デバイス（GPU等）へのOpenMP演算のオフロード指定


SIMD構文
スレッドとコアへの割り当て指定（NUMAアフィニティ）


Terms構文
SIMD指定


Target構文
複数の並列デバイスを指定


http://www.openmp.org/mp-documents/OpenMP4.0.0.pdf
Proc_bind節
GPU利用について、後述のOpenACCと同等の機能
73
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 74

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/8EDWZVW67G.jpg)

OpenACCへの展開
74
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 75

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7P9DVXZJ8.jpg)

OpenACCへの展開

GPUを、OpenMPのように、ディレクティブで指定して使う
OpenACCが普及しつつある。


OpenMP化されたプログラムは、比較的簡単に、
OpenACCに変換できる


OpenMP の Parallel構文
→ OpenACC の Kernel構文 か Parallel構文 に書き換え
注意する点は：


75
OpenMP 4.0でもGPUを扱える。どちらが普及するかわからない。
CPU→GPU、および、GPU→CPUのデータ移動の最小化
データ転送の対象となる配列を指定するData構文が重要
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 76

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Data構文の節
!$acc data
…
!$acc end data
GPU
copyin
A
データの転送
A
結果の書戻し
create
present
copyout
CPUメモリ
76
デバイスメモリ
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 77

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do iter = 1, MAX_ITER
!$acc kernels
do i=1, n
do j=1, n
b(i) = A(i, j) * …
enddo
enddo
!$acc end kernels
…
!$acc kernels
do i=1, n
do j=1, n
b(i) = b(i) + A(i, j) * …
enddo
enddo
!$acc end kernels
…
enddo
77
CPUメモリ
A(i, j)
b(i)
デバイスメモリ
データの転送
結果の書戻し
b(i)
b(i)
2023年度
b(i)
デバイスメモリ
CPUメモリ
A(i, j)
A(i, j)
データの転送
結果の書戻し
計算科学技術特論A
A(i, j)
b(i)
b(i)


# Page. 78

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!$acc data copyin(A) create(b)
do iter = 1, MAX_ITER
!$acc data present(A, b)
!$acc kernels
do i=1, n
do j=1, n
b(i) = A(i, j) * …
enddo
enddo
!$acc end kernels
!$acc end data
…
!$acc data present(A, b)
!$acc kernels
do i=1, n
do j=1, n
b(i) = b(i) + A(i, j) * …
enddo
enddo
!$acc end kernels
!$acc end data
…
enddo
!$acc78end data
CPUメモリ
A(i, j)
デバイスメモリ
データの転送
A(i, j)
b(i)
デバイスメモリ
A(i, j)
b(i)
デバイスメモリ上にあるデータのみで演算
（ＣＰＵメモリからの転送、および、
ＣＰＵメモリへの書き戻しが無い）
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 79

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レポート課題（その１）
問題レベルを以下に設定

問題のレベルに関する記述：
•L00: きわめて簡単な問題。
•L10： ちょっと考えればわかる問題。
•L20： 標準的な問題。
•L30： 数時間程度必要とする問題。
•L40： 数週間程度必要とする問題。複雑な実装を必要とする。
•L50： 数か月程度必要とする問題。未解決問題を含む。
※L４０以上は、論文を出版するに値する問題。

教科書のサンプルプログラムは以下が利用可能
（ただし、MPIの部分をコメントアウトする必要あり）


79
Mat-Mat-noopt-fx.tar
Mat-Vec-fx.tar
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 80

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レポート課題（その２）
1.
2.
3.
[L10] 行列‐行列積のコードをOpenMPで並列化せよ。
また、１スレッド実行に対する台数効果を測定せよ。
[L10] 行列‐行列積のコードについて、ファーストタッチを
実装し、性能を評価せよ。
[L20]疎行列‐行列積のコードについて、OpenMPで並列化
せよ。また、１スレッド実行に対する台数効果を測定せよ。
80
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 81

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レポート課題（その３）
4.
5.
6.
7.
[L10] データスコープ属性とは何か調べよ。また、
firstprivate, lastprivate補助構文の機能は何かを調べよ。
[L10] Barrier指示文、Nowait補助構文について調べよ。ま
たどのように利用するか例を記載して説明せよ。
[L10] 本講義で取り上げていない、OpenMPの
実行時ライブラリ関数を調べ、その機能と利用方法を記せ。
[L10] OMP_NUM_THREADS以外のOpenMPで定義された
環境変数を調べ、その機能を説明せよ。
81
2023年度
計算科学技術特論A


# Page. 82

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レポート課題（その４）
8.
9.
10.
11.
[L10] スケジューラの補助指示構文runtimeの機能調べよ。
また、OpenMPの環境変数との関係を説明せよ。
[L15] OpenMP version 3.0、もしくは、4.0の仕様を調べよ。
[L15] OpenACC version 1.0、もしくは2.0 の仕様を調べよ。
[L10～] 自分の持っている逐次コードを、OpenMPで並列化
せよ。スレッド数を変化させて、台数効果を調べよ。
82
2023年度
計算科学技術特論A


