JPH09185600A - 連立一次方程式に関する計算装置 - Google Patents
連立一次方程式に関する計算装置Info
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- JPH09185600A JPH09185600A JP34222895A JP34222895A JPH09185600A JP H09185600 A JPH09185600 A JP H09185600A JP 34222895 A JP34222895 A JP 34222895A JP 34222895 A JP34222895 A JP 34222895A JP H09185600 A JPH09185600 A JP H09185600A
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Abstract
イン行列に対するパラレルスカイライン法において、無
駄なゼロ要素計算を減少させ計算機に最適な列幅で計算
を可能にする処理を装備した連立一次方程式に関する計
算装置の提供。 【解決手段】有限要素法を使用した構造解析で得られる
スカイライン行列を係数とする連立一次方程式の解を計
算する装置であり、一次元配列で与えられるスカイライ
ン係数行列A、Aの各列の先頭アドレステーブルNP及
び右辺のベクトルBを記憶し、計算時に部分的にスカイ
ライン係数行列Aを変形して処理する、連立一次方程式
に関する計算装置。
Description
数値解を計算する装置に関わり、特に有限要素法を使用
した構造解析で得られるスカイライン行列を係数とする
行列の三角分解をする装置であり、数値シミュレーショ
ンを行う記憶階層システムを持つRISCプロセッサを
使用したワークステーション、超並列計算機の計算機な
どに関する。
計算ソフトウエア、WS、スーパーコン、並列計算機」
(丸善)で論じられているスカイライン行列の改訂コレ
スキー分解を用いた方法がある。この方法は1行1列の
内積計算処理を基本としている。
2,3,・・・)のセルに分割して、分解を行うパラレ
ルスカイライン法、スカイライン行列をいくつかの列ご
とにブロック化して、外部記憶装置に記憶しておき、必
要なブロックのみを適宜主記憶装置に読み込んで分解を
行うブロックスカイライン法がある。
れている連立一次方程式に関する計算装置では、スカイ
ライン列の先頭がL個(L=2.3.・・・,6)づつ
揃ったスカイライン行列とそれ以外の一般的なスカイラ
イン行列の場合に分けて処理することを特長としてい
る。
ムでは、記憶階層間のデータの入出力を少なくしてより
高速な記憶装置(演算装置)での計算の比率を高めるこ
とが、計算の高速化に効果的であるので、前記のパラレ
ルスカイライン法が有効である。パラレルスカイライン
法を適用すると、たとえば、ワークステーションではも
っとも高速な記憶装置であり計算装置であるレジスタに
対する入出力の計算量に対する比率が減少するため、計
算時間を短縮できる。パラレルスカイライン法を適用す
る場合、スカイライン行列のスカイライン列の先頭が揃
っている場合にはゼロ要素による無駄な計算は必要ない
が、一般的なスカイライン行列に対しては無駄なゼロ要
素による計算が発生する。図6に例で示す。図6はスカ
イライン列の先頭が揃っていない一般的なスカイライン
行列である。601の網掛け部分が無駄なゼロ要素計算
となる。本例では、一度に消去する列幅Lが4の場合で
ある。
揃っていない一般的なスカイライン行列に対するパラレ
ルスカイライン法において、無駄なゼロ要素による計算
を減少する処理を装備した連立一次方程式に関する計算
装置を提供することにある。
ン行列において、なるべくスカイライン行列の要素を使
用するように計算時にスカイライン行列の形状をブロッ
ク化した範囲で変更する装置を具備することにより達成
される。
い性能がでる列幅の使用が可能であり、また、同時にゼ
ロ要素による無駄な計算の減少が可能である。記憶階層
を持つ計算装置においては、無駄なゼロ要素の格納、及
び記憶階層間の入出力を減少させて、計算の比率を高め
ることが可能となる。
図面により説明する。
メモリ(103)、及び主記憶装置(102)からなる
記憶階層を持つ記憶装置(105)に対して、主記憶装
置(102)からキャッシュメモリ(103)に、キャ
ッシュメモリ(103)の記憶容量に収まる容量にブロ
ック化されたデータを転送する過程に、本発明の一実施
例である、スカイライン係数行列(202)をL列づつ
まとめて計算する際に発生して無駄計算を引き起こすゼ
ロ要素(601)を減少させるように形状をブロック化
した範囲で変更する処理(以下パッキング処理と呼ぶ)
を具現したパッキング処理部(109)とブロック制御
部(108)、スカイライン解法演算処理部(107)
及び、算術演算処理部(106)からなるパラレルスカ
イライン法解法装置(110)と、キーボード(10
1)からなる入力装置と、表示装置であるディスプレイ
(111)を具備するパラレルスカイライン連立一次方
程式解法装置の装置図を示す。
ら入力した、一次元配列に格納された次元数Nのスカイ
ライン係数行列(202)のデータは主記憶装置(10
2)上に記憶される。計算時に必要なデータは、図3掲
載のようなキャッシュメモリの容量を超えない大きさに
分割したブロック単位で、ブロック制御部(108)の
制御に従い、主記憶装置(102)からキャッシュメモ
リ(103)に転送される。その際、ブロック内のスカ
イライン行列のデータはパッキング処理部(109)の
制御に従い、第5図に示されるように列単位に圧縮され
る。そしてキャッシュメモリ(103)のデータはスカ
イライン解法演算処理部(107)の制御に従い、レジ
スタ(104)上で算術演算処理部(106)により必
要なパラレルスカイライン法解法装置(110)の処理
が施される。必要な処理が完了した時点で更新したデー
タはキャッシュメモリ(103)及び主記憶装置(10
2)に戻される。すべての計算が完了した後、ディスプ
レイ(111)に結果を出力する。
一例である。次元数33の連立一次方程式のスカイライ
ン係数行列(202)は、一次元配列Aに、A(1)か
ら順に矢印の向きにスカイライン列(203)の係数デ
ータを格納する。スカイライン列(203)は対角要素
(201)から始まっているが、行列の途中で終わって
いるものがある。これは、スカイライン列(203)の
定義されていない部分は0であるため、その部分の格納
を省略しているためである。このように一般的にスカイ
ライン列(203)の高さは不規則になるので、k列目
のスカイライン係数行列(202)の対角要素(20
1)が一次元配列Aのどこにあるかという位置を示すポ
インタテーブルとして、配列NP(205)を定める。
すなわち、入力される連立一次方程式問題は、A(NP
(K))がk列目の対角要素(201)を示すように、
一次元配列Aに連続して格納されている。また、(20
4)は入力される連立一次方程式問題の右辺ベクトルで
ある。
をブロック1(301)、ブロック2(302)、ブロ
ック3(303)、ブロック4(304)、ブロック5
(305)、ブロック6(306)に6分割したブロッ
ク分割の例である。これらのブロックは、パラレルスカ
イライン法の処理で、実装されているキャッシュメモリ
(103)の容量に収まるようにスカイライン係数行列
(202)を分割したものである。これらのブロック
は、ブロック制御部(108)の制御のもと、表307
で示される順序で制御し、パラレルスカイライン法の処
理を適用する。
現する連立方程式解法装置におけるPADを示す。
1)から入力する(ステップ401)。連立方程式問題
の入力データを図3で示した様にブロック1(301)
からブロック6(306)まで6分割して制御する(ス
テップ402)。その際、図5で示すように、更新が完
了し、参照されるブロック(501)にはデータを列単
位に圧縮して格納し(ステップ403)、更新途中の値
で参照されるブロック(502)でもデータを列単位に
圧縮して格納する(ステップ404)。そして、スカイ
ライン解法の制御に従い(ステップ405)、スカイラ
イン解法演算処理部(107)が、更新が完了し、参照
されるブロック(501)及び、更新途中の値で参照さ
れるブロック(502)を使用して、更新するブロック
(503)を処理する(ステップ406)。計算処理終
了後、ディスプレイ(111)に結果を表示する(ステ
ップ407)。
更新が完了し、参照されるブロック(501)、更新途
中の値で参照されるブロック(502)、にパッキング
処理部(109)の制御のもと、算術演算処理部(10
6)でのパラレルスカイライン法の内積計算処理を施し
た場合の状況を表したものである。504が主記憶装置
上のデータ格納のイメージである。この状態で、L列
(L=2,3,4,5,6,7)づつまとめて行う内積
計算を適応すると、更新途中の値で参照されるブロック
(502)、更新が完了し、参照されるブロック(50
1)内の、スカイライン列(203)が1列分定義され
ていない部分(510)には、内積計算をL列(L=
2,3,4,5,6,7)づつまとめて行う都合上、ゼ
ロ要素を格納する。しかし、1列で内積計算する場合、
スカイライン列(203)が1列分定義されていない部
分(510)の内積は計算する必要がないため、この5
10のゼロ要素による内積計算および、510にゼロ要
素を格納するのは、無駄な作業である。
途中の値で参照されるブロック(502)、更新が完了
し、参照されるブロック(501)内において、スカイ
ライン列(203)が1列分定義されていない部分(5
10)を取り除いて、すなわち列単位に詰めてキャッシ
ュメモリ(103)上の連続領域(509)に格納す
る。これにより、キャッシュメモリ(103)上の連続
領域(509)では、列単位に詰めて格納されたスカイ
ライン係数行列部分(507)以外の部分(508)だ
けにゼロ要素を格納すればよくなり、格納の無駄が削減
される。また、L列(L=2,3,4,5,6,7)づ
つまとめて行う内積計算でも、更新途中の値で参照され
るブロック(502)、更新が完了し、参照されるブロ
ック(501)内での、内積計算に必要な列だけが使用
されることになり、ゼロ要素による無駄な計算が列単位
で削減されることになる。さらに、ブロック内部の必要
なスカイライン列(203)のみを使用することで、更
新されるブロック(503)内で、内積計算結果により
更新をする必要のあるデータ(505)と、更新の必要
のない部分(506)とに分離することができ、更新さ
れるブロック内(503)のすべての要素を更新する必
要もなくなる。
の連続領域(509)に詰めて格納する事で、主記憶装
置(102)からキャッシュメモリ(103)間の、5
10部分の無駄なゼロ要素のデータ転送量を削減するこ
とも可能となる。
に対して4列づつまとめて計算処理する際に発生する、
無駄計算を引き起こすゼロ要素(601)の一例であ
る。
によれば、スカイライン列の高さが揃っていないスカイ
ライン行列に対してパラレルスカイライン法を適用した
とき、無駄なゼロ要素計算を減少させる効果がある。ま
た、記憶階層を具備する計算機では、ある記憶階層に記
憶する無駄なデータ量を削減し、記憶階層間のデータの
入出力を削減することを可能とする。
と比較して求解CPU時間が大幅に短縮するという性能
上の効果がある。
部分的に変更して、無駄なゼロ要素計算を削減する処理
装置を具備する連立一次方程式に関する装置図。
イン列の先頭アドレステーブルNP、及び右辺ベクトル
の例。
解のPAD。
減して計算を行う三角分解の例。
列の例。
Claims (1)
- 【請求項1】有限要素法を使用した構造解析で得られる
スカイライン行列を係数とする連立一次方程式の解を計
算する装置であり、一次元配列で与えられる係数行列
A、Aの各行の先頭アドレステーブルNP及び右辺ベク
トルBを記憶し、NPの値により判定されるスカイライ
ン行列の列の先頭が揃っていない場合に対して、L列
(L=2,3,4,5,6,7)づつをまとめて計算処
理する際に発生する無駄なゼロ要素による計算を減少さ
せるように、スカイライン係数行列をブロックした範囲
で変形して処理することを特徴とする連立一次方程式に
関する計算装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34222895A JP3694947B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 連立一次方程式に関する計算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34222895A JP3694947B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 連立一次方程式に関する計算装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09185600A true JPH09185600A (ja) | 1997-07-15 |
JP3694947B2 JP3694947B2 (ja) | 2005-09-14 |
Family
ID=18352111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34222895A Expired - Fee Related JP3694947B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 連立一次方程式に関する計算装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3694947B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7031892B2 (en) | 2000-08-14 | 2006-04-18 | Mitsubishi Materials Corporation | Numerical-simulation method for rotary metal forming, recording medium and program |
JP2008070928A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Fujitsu Fip Corp | 数値演算方法および数値演算プログラム |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP34222895A patent/JP3694947B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7031892B2 (en) | 2000-08-14 | 2006-04-18 | Mitsubishi Materials Corporation | Numerical-simulation method for rotary metal forming, recording medium and program |
JP2008070928A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Fujitsu Fip Corp | 数値演算方法および数値演算プログラム |
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---|---|
JP3694947B2 (ja) | 2005-09-14 |
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Legal Events
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A521 | Written amendment |
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TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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