ラズパイ並列プログラミング入門

第3部
第
8章
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ラズパイ
並列プログラミング入門
山際伸一
・複数のプロセスを立ち上げ，ファイルを介して共
リスト 1　行列の各要素の平均値を求めるプログラム（逐次処理）
#define N 1000
#define M 1000
有するデータを交換する
sum = 0.0;
for (i=0;i<N;i++)
for (j=0;j<M;j++)
sum += a[i][j];
int main(){
int i, j;
double a[N][M];
double sum;
・
複数のスレッドをプロセス内で起動し，同じ変数
を介して共有するデータを交換する
しかし，これらのプログラムの構成を考えるととて
も複雑です．
sum /= N*M;
}
● 行列を複数のスレッドで共有しながら並列計算
する
行列 a を複数のスレッドで共有しながら，並列に計
ここでは行列の各要素の平均値を求めるプログラム
を考えながら，並列プログラミングについて説明しま
す．第 7 章で説明した環境を構築している方は，ぜひ
試してみてください．
単純に，行列の各要素の平均値を計算するプログラ
ムリスト 1 に示します．
算するようにこのプログラムを変形してみます．例え
ば図 1 のように，行列をスレッド数ぶんのブロックに
分け，そのブロック内の合計値を求め，もう一つの共
有している変数である sum に担当する部分を書き込
んで，最後に sum の全ての要素の合計と平均を計算
します．
スレッドを使って並列化した場合，リスト 2 のよう
な構造になります．
N_THREAD にスレッド数を指定します．
自力で並列化は簡単じゃない
共有メモリ方式のプログラムを実装しようと思う
と，例えば以下の方法があります．
A
B
行列A
C
D
ステップ１：配列の部分を
各プロセッサに割り当てる
スレッド1
Aの合計を求める計算
スレッド2
スレッド3
Bの合計を求める計算
Cの合計を求める計算
スレッド4
Dの合計を求める計算
ステップ２：配列の部分を受け取り，部分合計を求める
ステップ３：部分合計をあるプロセッサに
集めて，全体の合計を求める
配列sum
total_sum
部分合計の合計を求める
図 1　行列をスレッド数分のブロックに分けて計算する
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2016 年 11 月号

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