数値計算のための並列計算機性能評価方法

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  • スウチ ケイサン ノ タメ ノ ヘイレツ ケイサンキ セイノウ ヒョウカ ホウ
  • A Performance Evaluation Method of Parallel Computers for Numerical Analysis
  • 高性能計算

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抄録

プログラムレベルからループレベルまでの性能を一貫して評価する，数値計算のための並列計算機性能評価方法を提案する．この方法に使用するループの処理時間モデルの特徴は，理論最大性能flop／s等で規格化された効率を表す係数を導入し，ループレベルの性能評価を可能にした点にある．このループの処理時間モデルからプログラムの処理時間モデルを作成し，時間の測定によりモデル係数を決定し，プログラムレベルの性能評価を行うことができる．例として，この性能評価方法を粒子分割方法で並列化した分子動力学プログラムに対して適用し，ベクトル並列計算機VPP300の性能を評価した．その結果，分子動力学プログラムの性能は，粒子数，プロセッサ数に加えて遮蔽距離と物理量の観測回数に依存していることが分かった．またプログラムレベルの性能は，粒子数の増加とともに大きく向上する．理由は，粒子が少ないときに最も計算時間を費やすループが，粒子の増加とともに演算器を有効に使う他のループに入れ代わるためである．この性能評価方法は，計算機利用，プログラム開発，計算機設計という3つの見地から成る性能評価を可能にする．

A performance evaluation method of parallel computers for numerical analysis which enables to predict the performance consistently from a program level to a loop level is offered.The character of a processing time model of loops used this method is that the loop level performance evaluation is executable by introducing model parameters including normalized efficiency by theoretical peak performance flop/s etc.In case of a program level the evaluation is carried out by using both the model and the model parameters decided by actual measurement of time.As an example,this performance evaluation method is applied for molecular dynamics program parallelized with the particle decomposition approach,and the performance of vector parallel computer VPP300 is evaluated.As a result,it is shown that the performance of a program level depends on shielding distance and observation times of physical variables in addition to the number of particles and the number of processors.The performance of a program level is greatly improved when the number of particles increases because the most time-consuming loop in case of a small number of particles is exchanged for another loop which uses processing units efficiently when the particles increase.This performance evaluation method allow us performance evaluation consisting of the three view points which are use of computer,development of program anddesign of computer.

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