計算科学のためのHPC技術1

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まえがき
執筆者一覧

第1章プログラムの高速化
1.1 計算機アーキテクチャの構成方式の動向
1.2 高速化に当たり考慮すべき計算機構成
1.3 高速化技法
1.4 数値計算ライブラリの利用

第2 章MPI の基礎
2.1 並列プログラミングの基礎
2.2 基本的なMPI 関数

第3 章OpenMP の基礎
3.1 OpenMP とは
3.2 OpenMP 実行モデル
3.3 プログラミング上の注意
3.4 高速化技法としてのファーストタッチ
3.5 GPGPU への展開

第4 章ハイブリッド並列化技法
4.1 概要
4.2 想定される計算機アーキテクチャ
4.3 実行例
4.4 ピュアMPI 実行のプログラム開発の基礎
4.5 ハイブリッドMPI 実行のプログラム開発の基礎
4.6 ハイブリッドMPI 並列化時の注意事項

第5 章プログラム高速化の応用
5.1 性能チューニング総論
5.2 性能プロファイリング
5.3 ループ変換実例とその効果
5.4 通信最適化の方法
5.5 ソフトウェア自動チューニングの適用
5.6 自動並列化コンパイラの注意

第6 章線形代数演算ライブラリBLAS とLAPACK の基礎と実践
6.1 線形代数の重要性
6.2 ライブラリ利用の重要性
6.3 BLAS, LAPACK の紹介
6.4 Ubuntu 16.04 でBLAS, LAPACK を実際に使ってみる
6.5 最適化BLAS, LAPACK の利用と, その結果の解析
6.6 まとめ

第7 章高速化チューニングとその関連技術
7.1 高速化や並列化, その前に
7.2 バグを入れないコーディング
7.3 地雷型バグのデバッグ法
7.4 プロファイラの使い方
7.5 実装による高速化の個別事例
7.6 終わりに

第8 章行列計算における高速アルゴリズム
8.1 エクサフロップスマシンのハードウェア特性
8.2 大規模並列アプリケーションにおける要求の変化
8.3 線形計算アルゴリズムの課題
8.4 線形計算アルゴリズムの研究動向
8.5 まとめ

第9 章古典分子動力学法の高速化
9.1 古典分子動力学シミュレーション
9.2 静電相互作用の高速化
9.3 Multiple Time Step を用いた高速化
9.4 拘束動力学
9.5 生体分子系の古典MD 計算の高速化
9.6 GENESIS の最適化と並列化

第10 章量子化学計算の大規模化
10.1 分子科学分野の計算機環境
10.2 量子化学計算の概要
10.3 近似の導入
10.4 高速化
10.5 並列化
10.6 高速化・並列化事例
10.7 新たな量子化学計算プログラムの開発
10.8 まとめ

第11 章計算精度に関する技術
11.1 大規模数値計算における精度保証
11.2 並列処理における収束精度問題
11.3 多倍長精度計算, 高精度計算

索引