並列コンピューティング特論

Advanced Parallel Computing

994G26A

46CSPDC501

立川　智章

TATSUKAWA Tomoaki

2023年度後期

2023 2nd Semester

金曜3限

Friday 3rd Period

工学研究科　情報工学専攻

Department of Information and Computer Technology, Graduate School of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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対面授業

近年の大規模科学技術計算、大規模データマイニングにおいて重要な並列・高速計算技術について学ぶ。

Students will learn about parallel and high-performance computing technologies which are important for large-scale scientific computation and data mining in recent years.

本講義では並列処理の基礎、並列プログラミングモデルなどを学ぶことを目的とする。
講義だけでなく実践的な形式（実習）を通して学ぶことで、より深く理解することを目指す。

本講義は経営工学科のディプロマ・ポリシーに定める「経営工学分野に応じた高度な専門知識」を⾝に付けるための科⽬である．

The objective of this lecture is to learn the basics of parallel computing, parallel programming model, and so on. We aim to deepen understanding these through not only lectures but also practical forms (practices).

This lecture is a subject to acquire "advanced expertise in the field of management science" defined as the diploma policy of the Department of Management Science.

1. 並列計算の考え方・特徴、手順が説明できる．
2. OpenMP、MPIを用いた並列計算について説明できる。
3. いくつかの数値計算例を通して、実際の並列計算プログラムが作成できるようになる．

1. It is possible to explain the concepts, features, and procedures of parallel computation.
2. It is possible to explain parallel computation using OpenMP and MPI.
3. It is possible to develop an actual parallel computing program through several numerical computing examples.

数値計算、プログラミングの基礎知識があることが望ましい。実習ではノートパソコン必須。

It is desirable to have basic knowledge of numerical computation and programming language. For parallel computing practice, a laptop computer is necessary.

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特に定めない

Not specified.

実習への取り組みと中間、期末レポートを総合的に評価します。

To be comprehensively evaluated initiatives in practice and internal/ end-of-term reports.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

1. ガイダンス、イントロダクション
並列計算の意義、例

2. 並列処理の基礎、並列化手法について
並列化手法、アムダールの法則など

3. 並列計算機アーキテクチャ
並列計算機システムについて

4. OpenMPによる並列処理
スレッド並列について

5. OpenMPによる並列計算実習(1)
6. OpenMPによる並列計算実習(2)

7. MPIによる並列処理
プロセス並列、ハイブリッド並列、フラット並列について

9.　MPIによる並列計算実習(1)
10.　MPIによる並列計算実習(2)
11. MPIによる並列計算実習(3)

12. GPUによる並列処理
GPGPUについて

13.　各アプリケーションにおける並列計算(1)
14. 各アプリケーションにおける並列計算(2)

15. まとめ


1. Guidance and introduction
Significance and example of parallel computation

2. Basics of parallel processing and parallelization technique
parallelization technique, Amdahl's law and so on.

3. Parallel Computer Architecture
Parallel computer system

4. Parallel processing by OpenMP
Thread-level parallelization

5. Parallel computing practice with OpenMP (1)
6. Parallel computing practice with OpenMP (2)

7. Parallel processing by MPI
Process-level parallelization, Hybrid parallelization and Flat parallelization

9. Parallel computing practice with MPI (1)
10. Parallel computing practice with MPI (2)
11. Parallel computing practice with MPI (3)

12. Parallel processing by GPU
GPGPU

13.　Parallel computing practice with GPU (1)
14. Parallel computing practice with GPU (2)

15. Summary

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