スパコンプログラミングの基礎
この章では，ベクトルの内積を求めるプログラムを例に， スーパコンピュータにおけるプログラミングの基礎を説明します．
サンプルプログラム
下記のソースコードは，100万次元のベクトルaとbの内積を1,000回求めるプログラムです． この計算自体には意味はありませんが，内積をはじめとする様々な線形代数の演算は， シミュレーションや機械学習に欠かせません．
本ソースコードでは，配列aとbはそれぞれベクトルaとbに対応し，
内積の計算はcompute()関数の中で実行しています．
forループの中で配列aとbの要素を1つずつ掛け合わせ，その結果を変数sumに積算しています．
#include <stdio.h>
#define TRIALS (1000)
#define ARRAY_SIZE (1000 * 1000)
// ARRAY_SIZE個の要素を持つ配列aとbを定義
double a[ARRAY_SIZE];
double b[ARRAY_SIZE];
// 内積を計算する関数
void compute()
{
double sum = 0;
// aのi番目の要素とbのi番目の要素を乗算し，sumに加算
for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) {
sum += a[i] * b[i];
}
}
// プログラムの開始地点となる関数
int main(int argc, char *argv[])
{
// 配列aとbを初期化
for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) {
a[i] = 1.0;
b[i] = 2.0;
}
// 内積計算をTRIALS回繰り返す
for (int i = 0; i < TRIALS; i++) {
compute();
}
return 0;
}
実行時間の計測
まずは，このプログラムを実行し，実行時間を計測してみましょう．
上記のプログラムをdot.cというファイル名で保存した後，下記のコマンドで
コンパイルします．
$ gcc -o dot dot.c
生成された実行ファイルを実行します．timeは，後に続くコマンドの実行時間を
計測するコマンドです．
$ time ./dot
約27秒かかりました．
real 0m26.886s
user 0m26.824s
sys 0m0.060s
このプログラムは1つのRaspberry Pi上の1つのCPUコアしか活用できません． 以降ではこのプログラムを並列化し，複数のRaspberry Pi上の複数のCPUコアを利用することで，高速化します．