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過去ログ

本授業の理念

1.科目名

2.担当教員

中島研吾（COE特任准教授）
理1号館716号室，内線：28329，e-mail：nakajima-at-eps.s.u-tokyo.ac.jp

3.概 要

大規模な数値シミュレーションに必須の技術である，並列計算プログラミング技法に関する講義，実習を実施する。 「地球シミュレータ」に代表される，ベクトル計算機における最適化技術についても併せて講義，実習を実施する。 計算機環境としては，PCクラスタ，Hitachi SR11000（情報基盤センター）等を使用する。 可能な限り「先端計算機演習I（夏学期）」，「同　II（冬学期）」を併せて履修のこと。 「演習I」では，並列計算プログラミングに必要な基本的な技術の習得，シンプルなアプリケーションに重点を置いた実習を行う。

4.目 標

「並列計算」は非常に広い範囲をカバーする分野である。 科学技術シミュレーション分野に並列計算技術を適用する場合に，「何を知るべきか？ 何を学ぶべきか？ どこに必要な情報があるか？」についての指針を与えることが特に夏学期授業（「演習Ｉ」を含む）の目標である。 全く異なった対象に対して，異なった現象を解いている場合でも，数値解析的には実は似通った手法を使っている， という例はしばしばある。 21世紀COE「予測地球科学コース」 の一環として，単なる技術の習得にとどまらず異分野間の交流，協力の場として機能し 「多圏地球システムの進化と変動の予測可能性の探求」に資することも，また目標の一つである。

5.評 価

6.受講条件，前提とする知識

7.課 題

参考文献

いろいろな書籍が出版されているが，これ，と言ったものはないし全てに目を通しているわけでもない。とりあえず，特に推薦できる書籍を以下に示す。これらは全て中島のところにある。
分類 著者 書名 内容　　　　
HPC，並列計算法，MPI 奥田，中島 「並列有限要素解析〔I〕」 培風館，2004． 手前味噌ですみません(..=)-。CD-ROM付き。「GeoFEM」プロジェクトの成果。
HPC，並列計算法，MPI 樫山他 「並列計算法入門」 日本計算工学会編，計算力学レクチャーシリーズB，丸善，2003． CD-ROM付き，MPI中心。有限要素法，差分法，境界要素法の幅広い分野をカバーしている。巻末の付録（MPI関連）は見やすい。
HPC，並列計算法，MPI 三好他 「スーパーコンピューティング」，培風館，2001． 比較的新しい情報。
HPC，並列計算法，MPI C.Douglas他 「A Tutorial on Elliptic PDE Solvers and Their Parallelization」SIAM,2003． 並列計算について線形ソルバなど数学的な側面からのアプローチ。
HPC，並列計算法，MPI B.Wilkinson他 「並列プログラミング：ネットワーク結合UNIXマシンによる並列処理」丸善，2000．（原著1999） 計算機科学的アプローチ，基本的なことが一通り簡単に書いてある。
HPC，並列計算法，MPI P.Pacheco 「MPI並列プログラミング」，培風館，2001（原著1997） MPIプログラミングに関する初の日本語文献（訳書ではあるが）。例題豊富，自習書としては良い。C言語中心であるがFORTRANのソースもダウンロード可能。
HPC，並列計算法，MPI W.Gropp他 「Using MPI second edition」，MIT Press, 1999. 同じ著者による「Using MPI2（これは日本語訳有り）」とは違う本，MPICH（フリーのMPIライブラリの決定版）を開発したアルゴンヌ国立研究所のグループが執筆している。アプリケーションを念頭においた使用例も多い。必携の書である。
HPC，並列計算法，MPI W.Gropp他 「MPI：The Complete Reference Vol.I, II」，MIT Press, 1998. こちらはどちらかというと辞書的に使用する本。
HPC，並列計算法，MPI R.Chandra他 「Parallel Programming in OpenMP」，Morgan Kaufmann, 2001. 「地球シミュレータ」など共有メモリユニット用の並列ディレクティヴ「OpenMP」について書かれた世界で数少ない文献。
HPC，並列計算法，MPI K.Dowd 「ハイパフォーマンスコンピューティング」，オーム社，1994（原著1993） RISC計算機におけるキャッシュの利用法について解説した文献。
HPC，並列計算法，MPI S.Goedecker他 「Performance Optimization of Numerically Intensive Codes (Software, Environments, Tools)」，SIAM，2001． 最適化に関する解説書
数値解析手法全般 登坂他 「偏微分方程式の数値シミュレーション」第2版，東京大学出版会，2003． 「並列計算」とは直接関係ないが，数値解析法に関する入門書として適切。
数値解析手法全般 高橋他 「差分法」，培風館，1991． 差分法を中心に数値計算，シミュレーション技術全般に関して記述。なかなか味わいのある本である。並列計算に関する記述も多少あり。
数値解析手法全般 J.J.Dongarra他 「Templates for the Solution of linear Systems: Building Blocks for Iterative Methods」, SIAM, 1994.（邦訳：長谷川他「反復法Templates」朝倉書店，1995） 線形ソルバに関する解説書。簡潔であるが非常に分かりやすい。英語版はタダで ダウンロードできる。例題も豊富。
数値解析手法全般 J.J.Dongarra他 「Numerical linear Algebra for High-Performance Computing」，SIAM，1998． 線形ソルバに関する代表的な解説書。
ハードウェア関連 長島他 「スーパーコンピュータ」，オーム社，1992． 日立製作所の技術者が執筆。ベクトル計算機のハードウェアの仕組みについて詳説されている。最終章「スーパーコンピュータの将来展望」は今読むと興味深いものがある。
グリッドコンピューティング 日本IBM 「グリッドコンピューティングとは何か」，ソフトバンク，2004． 前半が「Grid」の概要，後半はGlobusを使ったGridの構築法について説明してある。
グリッドコンピューティング 産業技術総合研究所 グリッド研究センター編 「グリッド −情報社会の未来を紡ぐ−」，丸善，2004． 産総研におけるアクティビティを中心にグリッドに関する技術的動向が説明されている。
グリッドコンピューティング 溝口 「グリッドコンピューティング 情報処理の新しい基盤技術」，岩波書店，2005． グリッドに関する技術動向の他，著者の研究室で開発されたミドルウェア，応用例について述べられている。
グリッドコンピューティング I.Foster, K.Kesselmann 「The Grid 2: Blueprint for a New Computing Infrastructure」，Elsevier, 2003. 「Grid」のバイブルと言われている本。

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名称 内容　　　　
MPI Standard MPI Standard
DOE ACTS collection DOE ACTS（Advanced CompuTational Software）collection， US-DOEのプロジェクトで開発された様々なライブラリ（Aztec，PETSc，SuperLU）
TOP500 世界のスーパーコンピュータ，TOP500位までのリスト，年2回更新
GeoFEM GeoFEMプロジェクトのホームページ
地球シミュレータセンター 「地球シミュレータセンター」のホームページ