JPH0973405A - 並列プログラム稼働状態表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】本並列プログラム稼働表示処理部１００は、並
列プログラム１０１と稼働表示方法種類１０２とユーザ
データ１０３を受け付け、内部情報テーブル１０５を生
成するデータ受付処理１０４と、並列プログラム１０１
を実行して得られた稼働データ１０８と、さきの内部情
報テーブル１０５より目的の稼働表示方法で並列プログ
ラムの実行状態を表示する稼働状態表示処理１０９より
なる。 【効果】ユーザの指定した形状にプロセッサを配置して
並列計算機の稼働状況を表示できるため、プログラムの
構造に沿った表示が可能である。また、プロセッサをグ
ループに分けてグループ単位に稼働状況を表示できるた
め、大規模プログラムでもその稼働状態を一度にみるこ
とができ、並列プログラムのデバッグ，最適化の工数を
削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は任意の並列プログラムを
対象とし、この並列プログラムの稼働状況の表示方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として以下に二つ示す。一つは
計算機性能そのものの表示技術である。

【０００３】並列計算機の性能を引き出すためには、そ
の上で動くプログラムが複数のプロセッサを偏り無く利
用し、かつ各ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ，ネットワークに極端に負
荷の大きい場所（ボトルネックという）を発生させない
ことが重要である。通常、このような理想的な並列プロ
グラムを利用者が初めから記述することは容易ではな
い。したがって、まず論理的に正しく稼働するプログラ
ムを作成し、その並列機上での稼働状況を観察してチュ
ーニングを施し、最終的に高速に稼働するプログラムに
仕上げるという手順がとられる。そのための手間を低減
するためには、並列プログラムの稼働状況を利用者がす
ばやく把握できるツールが不可欠である。

【０００４】これに対して、従来、計算機の性能データ
（ＣＰＵ稼働率，Ｉ／Ｏ利用状況，メモリ利用状況，ネ
ットワーク利用状況など）を表示する方法は、インテル
（Intel）社のパレード(Parade）で行われているよう
に、並列計算機に対応する図をコンピュータスクリーン
上に描画し、性能データの高低によって対応する部分の
色を変更させて並列計算機の稼働状況を表示していた。
これは並列計算機に対応して各プロセッサ一つ一つの性
能を表示するものである。

【０００５】もう一つの従来技術は、さらに、並列プロ
グラムのもっと詳細な実行状態を把握するものである。
メッセージパッシング型の並列計算機では、各プロセッ
サ毎にローカルメモリを持ち、必要な情報はプロセッサ
からプロセッサへ通信路を介して送受信される。

【０００６】効率よい並列プログラムを作成するには、
プログラム中のデータをどのように各メモリに配分する
かが大きな要因となる。また、デバッグにおいてはこれ
ら配置したデータが正しく動作しているか確認すること
が重要である。一般的なプログラム記述言語Ｃ，フォー
トラン(FORTRAN）などを用いる場合はデータ割り付けお
よび通信に関する指示はプログラム上でユーザが記述す
る。具体的には、あるプロセッサからセンド（send）命
令を用いて情報を送信し、指定されたプロセッサではレ
シーブ(receive）命令を用いてこれを受け取る、またあ
るプロセッサからブロードキャスト(broadcast）命令を
用いてすべてのプロセッサへ情報を送信し、全プロセッ
サではこれをreceive 命令を用いて受け取る、などが一
般的である。このプロセッサ間通信はタイミングを制御
してプログラミングしないと、無駄な待ち時間ができた
り、デッドロックを起こしたりする。そして、並列プロ
グラムに於てはこのプロセッサ間通信のタイミングを最
適化することがプログラムの実行時間の短縮に、最終的
にはプログラムの性能向上につながる。

【０００７】このプロセッサ間通信に関する最適化を支
援するための従来技術は、一つに、ＸＰＶＭ(Oak Ridge
国立研究所）など、ユーザプログラムを実行し、プロ
セッサ間のデータの送受信のタイミングを、縦軸をプロ
セッサ，横軸を時間で表すガントチャートなどを用いて
グラフィカルに表示するものがある。これを用いれば送
受信の時間や、待ち時間，タイミングなどが一目でわか
るので、プログラムの修正すべき点が把握しやすく、プ
ログラムの最適化をはかる際に有用である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術を用いる
と、並列計算機の性能や並列計算機の作成プログラムに
おける各実行文のタイミングやデータ通信のタイミング
の把握は可能である。しかし、以下の課題が残る。

【０００９】（１）プロセッサの稼働状況がわかって
も、それがプログラムの構造上どの役割の部分か把握す
るのが困難である。

【００１０】（２）プロセッサの数が多い場合、全ての
プロセッサの稼働状態を出力するとその並列計算機の動
作の把握が非常に困難である。

【００１１】（３）プロセッサの数が多い場合、全ての
プロセッサのガントチャートを出力するとプログラムの
動作の把握が非常に困難である。ガントチャートは時系
列なデータが一目で把握できるため並列プログラムのデ
バッグ・チューニングには欠かせないツールであるが、
並列機は少ない数十台のプロセッサでさえ、全プロセッ
サのガントチャートを出力すると情報量は多くなりプロ
グラム動作の把握はむずかしい。

【００１２】本発明の目的はこれらの課題を解決し、効
率よく並列計算機性能および並列プログラムの稼働状態
を表示する方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記各課題を解決するた
めの手段は以下の通りである。

【００１４】（１）メッセージパッシング型の並列計算
機を用いる際には、大きなデータを複数のプロセッサに
割り付けプログラミングするケースが多く、このデータ
のメモリ割り付けがプログラミング上重要である。そし
てこのデータはユーザが形状をイメージしていることが
多い。そこで、プロセッサをこのユーザイメージ形状に
配置してプロセッサの稼働状態を表示することにより、
並列プログラム構造上に沿った稼働状態の表示が達成さ
れる。

【００１５】（２）複数のプロセッサを１プロセッサと
みて並列プログラムの性能を表示する、またプログラム
の実行状態を示すガントチャートの表示においても複数
のプロセッサの情報を１プロセッサの情報とみなして表
示項目を削減することにより、少ない表示項目で大規模
なプログラムの稼働状態の表示が達成される。

【００１６】

【作用】上記手段に対する作用は以下の通りである。

【００１７】（１）プロセッサをユーザイメージ形状に
配置してプロセッサの性能を表示することにより、プロ
グラムの稼働状態の把握が簡単になる。

【００１８】（２）全てのプロセッサに関する情報を、
少ない情報量で表示するため、プログラム全体の動作が
簡単に把握できる。

【００１９】

【実施例】図４は本発明の前提にするハードウエア構成
である。ユーザにより稼働表示の対象である並列プログ
ラム１０１はワークステーション上の並列プログラム稼
働表示処理部１００および並列計算機１１０に入力され
処理される。並列計算機１１０には複数のｃｐｕ４０１
があり、それぞれメモリ４０２およびデータ採集部４０
３を持つ。この並列計算機１１０で並列プログラムを実
行して得られた稼働データ１０８は通信路４０４をへ
て、並列プログラム稼働表示処理部１００へ送られ、処
理される。本発明はこの並列プログラム稼働表示処理部
１００の処理に関する。以下、この並列プログラム稼働
表示処理部１００および並列処理部１０６について詳細
に説明する。

【００２０】図１は本発明の実施例を示す並列プログラ
ム稼働表示方法の処理手順である。並列プログラム稼働
表示処理部１００の入力は稼働表示の対象である並列プ
ログラム１０１と、どのような表示を指定するかを示す
稼働表示方法種類１０２、および各稼働表示方法におい
て必要となるユーザデータ１０３である。稼働表示方法
種類１０２は３種類あり、並列計算機の各プロセッサの
稼働状態をユーザの指定する形状にマッピングして表示
するグラフィカルプロセッサ稼働状態表示機能１０２１
と、複数のプロセッサを１プロセッサのようにして示す
プロセッサグループ稼働状態表示機能１０２２およびガ
ントチャートをプロセッサグループで表示するガントチ
ャート機能１０２３である。それぞれに必要なユーザデ
ータ103はグラフィカルプロセッサ稼働状態表示機能１
０２１を指定した場合はプロセッサの表示形状を示すマ
ッピング形状１０３１，プロセッサグループ稼働状態表
示機能１０２２およびガントチャート機能１０２３を指
定した場合はプロセッサのグループ分け情報１０３２で
ある。

【００２１】プログラム稼働表示処理部１００では、デ
ータ受付処理１０４によって入力データ１０１，１０
２，１０３を受けとるとはじめに、ユーザデータ１０３
に対応する内部情報テーブル１０５を生成する。内部情
報テーブル１０５は具体的には、マッピング形状１０３
１に対応したプロセッサ座標テーブル１０５１，プロセ
ッサのグループ分け情報１０３２に対応したプロセッサ
グループテーブル1052を生成する。次に処理を並列計算
機の並列計算機処理部１０６に移し、コンパイル・リン
ク・実行処理１０７によって並列プログラム１０１を実
行する。プログラムを実行しながら、各プロセッサやメ
モリの性能データである稼働データ１０８を出力する。
この稼働データ１０８を受けて、プログラム稼働表示処
理部１００では、次に、稼働表示処理１０９によりユー
ザの指定した各種稼働表示種類102に応じて稼働状況を
表示する。具体的には、実行時に並列計算処理部１０６
から送られる稼働データ１０８を内部情報テーブル１０
５にマッピングして、目的の表示を実施する。以上が、
並列プログラム稼働表示方法１００の処理手順の概略で
ある。

【００２２】以下、例を用いて本発明の詳細を示す。

【００２３】入力情報および、最初の処理であるデータ
受付処理１０４の詳細を図２を用いて示す。図２は入力
情報に対する、データ受付画面２０１である。データ受
付処理１０４はこの受付処理画面２０１によって対話型
に入力情報１０１，１０２，１０３を受け付ける。

【００２４】はじめに、稼働状態表示対象である並列プ
ログラム１０１をファイル名称によって読み込む（２０
２）。これはユーザが複数のプロセッサを対象にFORTRA
N やＣなどのプログラミング言語で記述したものであ
る。

【００２５】次に、稼働表示方法種類１０２を選択形式
で読み込む（２０３）。選択肢は三つでグラフィカルプ
ロセッサ稼働状態表示機能１０２１とプロセッサグルー
プ稼働状態表示機能１０２２とガントチャート機能１０
２３で、ユーザは対応するトグルボタンを押下すること
によって選択する。グラフィカルプロセッサ稼働状態表
示機能１０２１とプロセッサグループ稼働状態表示機能
１０２２は両方を押下することも可能である。本例では
この二つを選択している。

【００２６】次に選択された機能に従い、必要なデータ
を要求する。まず、グラフィカルプロセッサ稼働状態表
示機能１０２１が指定された場合は、グラフィカルプロ
セッサ表示用データ受付２０４の画面を表示し、データ
を受け付ける。具体的にはまず、指定する形状が個々の
プロセッサに対するものかプロセッサグループに対する
ものかトグルボタンによって選択する（２０５）。本例
では上記でプロセッサグループ表示も選択しているた
め、プロセッサグループを選択する。

【００２７】次に、マッピングすべき形状を入力する。
画面右中にある四つの部品２０６から形状を選択しこれ
らを組み合わせて目的の形状を作成する（２０７）。部
品中のｎ，ｍ，ｐ等はプロセッサ番号をユーザが入力す
る箇所である。部品中に一つの番号を入力する場合は１
プロセッサまたはプロセッサグループを示し、二つの場
合は連続するプロセッサ番号のはじめと終わりを意味す
る。例えばユーザ記入例２０７の一番上の長方形はプロ
セッサグループ番号１〜５までを示している。一つの四
角形に四つの番号を入力する場合も連続するプロセッサ
番号であり、途中の番号を二つ記入することで縦横どち
らの方向にプロセッサを連続して配置するかを指示す
る。本例では６〜２５までのプロセッサグループを横方
向に五つずつ連続して配置したものを縦方向に並べるこ
とを指示している。

【００２８】また、プロセッサグループ稼働状態表示機
能１０２２およびガントチャート機能１０２３が指示さ
れた場合はプロセッサグループ表示用データ受付２０８
の画面を表示し、データを受け付ける。具体的にはグル
ープ番号を記入し２０９それに付属するプロセッサ番号
を記入する（２１０）。連続したプロセッサ番号は記号
〜を用いて記述することができる。例えば本例ではグル
ープ１にはプロセッサ番号１〜１０が含まれることを指
示している。

【００２９】以上の方法を用いてユーザは入力データの
指示を行い、終了したら終了ボタン２１２を押下する。
データ受付処理１０２は終了ボタン２１２の押下によっ
て入力データ１０１，１０２，１０３の受け付けを終了
し、内部情報テーブル１０５として、プロセッサ座標テ
ーブル１０５１およびプロセッサグループテーブル１０
５２を生成する。

【００３０】プロセッサ座標テーブル１０５１の例を図
３に示す。プロセッサ座標テーブル１０５は全てのプロ
セッサまたはプロセッサグループ３１１に対してその座
標値３１２を持つ。座標値はデータ受付処理１０４でユ
ーザに指定された配置より求める。また、プロセッサグ
ループテーブル１０５１では各グループ番号に付属する
全てのプロセッサ番号を持つ。

【００３１】次に処理を並列計算機１１０における、並
列計算機処理部１０６に移し、コンパイル・リンク・実
行処理１０７によって並列プログラム１０１を実行す
る。プログラムを実行しながら、各プロセッサやメモリ
の性能データである稼働データ１０８を出力する。

【００３２】図４を用いて説明する。並列計算機には複
数のｃｐｕ４０１があり、それぞれメモリ４０２を持
つ。また、それぞれデータ収集部４０３を持ち、性能の
データを収集する。収集するのは、例えば、プロセッ
サ，メモリ，通信系，受信系などの使用状態である。各
性能データは各プロセッサ上で稼働するオペレーティン
グシステムにシステムコールを発行することにより得る
ことができる。それぞれ収集した性能データである稼働
データ１０８はネットワーク４０４経由で、プログラム
稼働表示処理部１００のあるワークステーションなどの
計算機に送られる。

【００３３】並列計算機１０７から稼働データ１０８が
プログラム稼働表示処理部１００に送られると、稼働表
示処理１０９によりユーザの指定した各種稼働表示種類
102に応じて稼働状況を表示する。指定された稼働表示
種類１０２がグラフィカルプロセッサ稼働状態表示機能
１０２１の場合は、プロセッサ座標テーブル１０５にあ
わせてプロセッサを配置し、稼働データ１０８を表示す
る。また、プロセッサグループ稼働状態表示機能１０２
２が指定されている場合は、稼働データ１０８をプロセ
ッサグループテーブル１０６にあわせて統合し、これを
表示する。

【００３４】図２に示したユーザの入力に対する出力例
を図５に示す。図５の画面表示例で上段（５０１）は、
図２のユーザ指定のプロセッサグループおよびプロセッ
サグループ配置上で入力した並列プログラム１０１の稼
働状態である。マウス５０７でプロセッサグループをク
リックするとグループ名称とその所属プロセッサを表示
する（５０２）。下段（５０３）には以下の選択項目を
表示する。表示データとしてｃｐｕ稼働率，メモリ，通
信のいずれかをユーザは選ぶ（５０４）。また、各プロ
セッサグループの番号を入力するとそのプロセッサグル
ープの詳細を表示することも可能である（５０５）。上
段の画面表示の視点を変更することもできる（５０
６）。

【００３５】本実施例によれば、以下の効果がある。

【００３６】本プログラムは入力した形状と同一の物理
形状を持つモデルの数値シミュレーションであるが、プ
ロセスグループ１〜５の負荷が重く、２１〜２５のプロ
セスグループの稼働の負荷が軽い。よって、メモリ割り
付けにおいてプロセスグループ１〜５に対応する物理領
域を少なく、プロセスグループ２１〜２５に対応する物
理領域を多くすればよいことが一目でわかる。

【００３７】

【発明の効果】本発明を用いれば、ユーザの指定した形
状にプロセッサを配置して並列計算機の稼働状況を表示
できる。よって、プログラムの構造に沿った表示が可能
である。また、プロセッサをグループに分けてグループ
単位に稼働状況を表示できるため、大量のプロセッサを
駆動するプログラムでも、プログラム全体の稼働状態を
一度にみることができる。よって本発明によれば、並列
プログラムのデバッグ，最適化の工数を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す並列プログラム稼働表示
処理のフローチャート。

【図２】データ受付処理画面の例の説明図。

【図３】プロセッサ座標テーブルの例の説明図。

【図４】ハードウェア構成の説明図。

【図５】並列プログラム稼働状態表示例の説明図。

【符号の説明】

１００…並列プログラム稼働表示処理部、１０１…並列
プログラム、１０２…稼働表示方法種類、１０２１…グ
ラフィカル稼働状態表示方法、１０２２…プロセッサグ
ループ稼働状態表示方法、１０３…ユーザデータ、１０
３１…マッピング形状、１０３２…プロセッサのグルー
プ分け情報、１０４…データ受付処理、１０５…内部情
報テーブル、１０５１…プロセッサ座標テーブル、１０
５２…プロセッサ座標テーブル、１０８…稼働データ、
１０９…稼働状態表示処理。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】並列計算機の各プロセッサから得られた情
   報を、ユーザが指定した形状にプロセッサを配置し、そ
   の稼働状態を表示することを特徴とする並列プログラム
   稼働状態表示方法。
2. 【請求項２】並列計算機の各プロセッサから得られた情
   報をユーザの指定した複数のグループに分け、グループ
   単位に前記情報を表示することを特徴とする並列プログ
   ラム稼働状態表示方法。
3. 【請求項３】並列計算機の各プロセッサから得られた情
   報をユーザの指定した複数のグループに分け、ユーザ指
   定した形状に前記プロセッサのグループを配置して、グ
   ループ単位に前記情報を表示する請求項第１または２に
   記載の並列プログラム稼働状態表示方法。
4. 【請求項４】並列プログラムの実行状態表示方法におい
   て、全プロセッサをユーザの指定した複数のグループに
   分け、１グループが１プロセッサのように稼働状況を表
   示することを特徴とする並列プログラム稼働状態表示方
   法。