授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
32116:並列処理 (6T) § 32117:並列処理システム(6X) 2023 春セメスター 水3 理工学部 孟 林、山崎 勝弘 2

キャンパス

BKC

授業施設

プリズムハウス２０１号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

気象変動予測、地震動予測、新薬開発などの大規模な問題を、実用的な時間内で解決するためには、並列処理が必須である。前半の授業では、地球シミュレータやスパコン京上での具体的な応用例を示した後、並列プログラミング言語、並列アルゴリズム、及び並列マシンのアーキテクチャについて、それらの基礎的部分を講述する。後半の授業では、代表的な言語であるＰＶＭ（Parallel Virtual Machine）を用いて、実際に簡単な並列プログラムを作成し、情報処理演習室で複数のPC上で動作させて、並列プログラミングの初歩を修得する。

受講生の到達目標

並列処理の要点を理解した上で、簡単な並列プログラミングを自分で行って、並列処理の基礎を修得することが目標である。
１．並列マシンにはどのような種類のものがあるかを説明できる。
２．どのような言語でどのように並列プログラムを記述するかを理解できる。
３．どのような問題に対して、並列処理の効果が期待できるかを説明できる。
４．ＰＶＭによる簡単な並列プログラミングを行うことができる。
５．並列処理による性能向上を評価することができる。

事前に履修しておくことが望まれる科目

情報処理演習、応用Cプログラミング、コンピュータアーキテクチャⅠ

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
1．

授業の概要と導入、並列処理とは

マルチコア、ＰＣクラスタ、ＧＰＵ

2．

並列処理の応用例

地球シミュレータ、スパコン京

3．

並列処理のキーワード

スケーラビリティ、負荷均衡、マルチスレッド

4．

並列プログラミング言語、並列アルゴリズム

ＰＶＭ、ＭＰＩ、OpenMP、タスク分割、データ分割

5．

ＰＶＭとＭＰＩ

マスタースレーブ、メッセージパッシング

6．

情報処理演習室でのＰＶＭの使用方法

環境設定、コンパイル・実行方法

7．

ＰＶＭコンパイル・実行のテスト

8．

ＰＶＭの例題説明

バブルマージソート、Nクイーン問題

9．

ＧＰＵと相互結合網

マルチスレッド、ストリーミングマルチプロセッサ

10．

ＰＶＭ並列プログラミング演習1

11．

ＰＶＭ並列プログラミング演習2

12．

ＰＶＭ並列プログラミング演習3

13．

ＰＶＭ並列プログラミング演習4

14．

ＰＶＭ並列プログラミング演習5

15．

重要事項の復習とまとめ

レポートコメント

授業実施形態

BCP停止の場合は、BCPレベル0～2の記載どおりに授業が行われます。
During the suspension period of BCP, classes will be as described in BCP levels 0-2.

【BCPレベル1の場合 / In the case of BCP level 1】対面授業　Zoomライブ配信や録画配信は行わない。


【BCPレベル2の場合 / In the case of BCP level 2】対面授業　Zoomライブ配信や録画配信は行わない。


【BCPレベル3~4の場合 / In the case of BCP level 3-4】Zoomライブ授業

授業外学習の指示

ICT技術の進歩は極めて速いので、普段からニュース、新聞、雑誌などで、その動向に興味を持ち、勉強しておくこと。

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 0

レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 100

作成した並列プログラムの完成度、レポートの完成度、及び講義参加の積極性で総合的に評価する。

成績評価方法(備考)

PVMによる並列プログラムの作成が最も重要である。試験は実施しない。
BCPレベル3~4の場合、PVMプログラミング演習をC演習に変更する。

受講および研究に関するアドバイス

前半は教室で講義を行う。後半は情報処理演習室にて、各自が並列プログラミングの演習を行う。

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

第1回から第4回および第9回は講義ノートを用いて説明する。また、情報処理演習室でのPVM使用方法、PVM例題などの資料を配布する。

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
PCクラスタ超入門、1999年、2000年 超並列計算研究会 初心者向け
PVM３ユーザーズガイド＆リファレンス　　マニュアル、 Al Geist他
はじめての並列プログラミング 湯浅、安村、中田 共立出版
コンピュータの構成と設計（下）、第4版、2011、第７章 パターソン ＆ ヘネシー著、成田　訳 日経ＢＰ社 第5版、2014、第6章もほぼ同じ内容である。

参考書(使用頻度、その他補足)

PCクラスタ超入門、1999年を用いて、PVMとMPIの説明を行う。PCクラスタ超入門は初心者向きの優れた資料であるので、最初に参考にすること。

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

manaba+R,学生との直接対話,その他(教員より別途指示）

備考

10回目からの並列プログラミング演習を行うためには、6回目と8回目の説明を聞き、7回目のテストを行うことが必須である。演習は5回だけであるので、講義時間以外にも、メディアセンターで演習を行うことを期待する。
【科目ナンバリング・カリキュラムマップはこちらから/Click here to see the Curriculum-Map and Course-Numbering】
URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/