Lis1.1.1 for Windows 利用ガイド

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Scientific Simulation'' Team, CREST, JST. http://www.ssisc.org/

初版 2007 年 12 月 7 日

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Microsoft の統合開発環境である Visual Studio 上で Lis を利用するための設定手順と、 Lis の機能を手軽にテストするための Windows 用ソフトウェア Lis-test for Windows の利

用法について述べる。Lis そのものの利用方法は Lis1.1.1 ユーザーズマニュアルを参照。

１．インストール １．１．必要なシステム ライブラリはコンパイル済みなので実行には以下の 3 つの環境のいずれかが必要である。

Intel C/C++ Compiler 9.0 + Intel FORTRAN Compiler 8.1 Microsoft Visual C++ 2003 Microsoft Visual C++ 2005

Visual C++ 2005 Express を利用する場合は Microsoft Platform SDK がインストールされ

ている必要がある。Lis の全機能を利用したい場合は Intel Compiler が必要である。 １．２．インストール方法 手順１ ファイルの解凍：「lis-1.1.1-win32.zip」を適当な解凍ツールで解凍する。 解凍すると以下のようにファイルが展開される。 lis-1.1.1-win32 ＋－include ｜ ＋－lis.h ＃C 用のヘッダーファイル ｜ ＋－lisf.h ＃FORTRAN 用のヘッダーファイル ＋－lib ｜ ＋－vc2003 ＃Visual C++ 2003 用 lib ファイル ｜ ｜ ＋－lisseq.lib ＃逐次 ｜ ｜ ＋－lismpi.lib ＃MPI ｜ ＋－vc2005 ＃Visual C++ 2005 用 lib ファイル ｜ ｜ ＋－lisseq.lib ＃逐次 ｜ ｜ ＋－lismpi.lib ＃MPI ｜ ＋－ic9 ＃Intel Compiler 用 lib ファイル ｜ ＋－lisseq.lib ＃逐次 ｜ ＋－lisomp.lib ＃OpenMP ｜ ＋－lismpi.lib ＃MPI ｜ ＋－lisseqwf.lib ＃逐次＋FORTRAN API＋SA-AMG 前処理 ｜ ＋－lisompwf.lib ＃OpenMP＋FORTRAN API＋SA-AMG 前処理 ｜ ＋－lismpiwf.lib ＃MPI＋FORTRAN API＋SA-AMG 前処理

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＋－lis-test ｜ ＋－lis-test.exe ｜ ＋－lis-testmain.exe ｜ ＋－testmat.mtx ＋－sample.c 手順２ 「lis-1.1.1-win32」のサブディレクトリとファイルを適当なディレクトリに

移動する。

手順３ 使用する環境（Visual C++2003, Visual C++2005, Intel Compiler）用の

「lisxxx.lib」ファイルを「lib」ディレクトリにコピーする。 （すべての lib ファイルは SSE2 を用いた高速な 4 倍精度演算が利用できる ように作成されている）

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２．環境設定

環境設定 ～Microsoft Visual Studio 2003 編～ 手順１ メニューバー →「ツール(T)」→「オプション(O)…」をクリックすると オプションダイアログが表示される

手順２ 左端のツリービューから「プロジェクト」→「VC++ ディレクトリ」を選択 「ディレクトリを表示するプロジェクト(S)」のコンボボックスから 「インクルードファイル」を選択 下図の赤枠のように ”lis.h” が存在するディレクトリを入力

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手順３ 「ディレクトリを表示するプロジェクト(S)」のコンボボックスから 「ライブラリファイル」を選択 下図の赤枠のように ”lisseq.lib” が存在するディレクトリを入力 「OK」ボタンをクリック

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環境設定 ～Microsoft Visual Studio 2005 編～ 手順１ メニューバー →「ツール(T)」→「オプション(O)…」をクリックすると オプションダイアログが表示される

手順２ 左端のツリービューから「プロジェクトおよびソリューション」→

「VC++ ディレクトリ」を選択 「ディレクトリを表示するプロジェクト(S)」のコンボボックスから 「インクルードファイル」を選択 下図の赤枠のように ”lis.h” が存在するディレクトリを入力

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手順３ 「ディレクトリを表示するプロジェクト(S)」のコンボボックスから 「ライブラリファイル」を選択 下図の赤枠のように ”lisseq.lib” が存在するディレクトリを入力 「OK」ボタンをクリック

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３．プロジェクトの作成 プロジェクトの作成 ～Microsoft Visual Studio 2003 編～ 手順１ メニューバー →「ファイル(F)」→「新規作成(N)」→「プロジェクト(P)…」を

クリック

手順２ 「プロジェクトの種類(P)」のツリービューから「Win32」を選択 「テンプレート(T)」から「Win32 コンソールプロジェクト」を選択 「プロジェクト名(N)」と「場所(L)」を入力後、「OK」ボタンをクリック

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手順３ 「コンソールアプリケーション(O)」を選択 「空のプロジェクト(E)」にチェックを入れた後、「完了」ボタンをクリック 右下図のような空のプロジェクトが作成される

手順４ 「ソリューションエクスプローラー」の「ソースファイル」の場所で右クリック 「追加(D)」→「新しい項目の追加(W)…」をクリック

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手順５ 「カテゴリ(C)」のツリービューから「Visual C++」→「コード」を選択 「テンプレート(T)」から「C++ファイル(cpp)」を選択 「 フ ァ イ ル 名 (N) 」 を 入 力 後 、「 開 く 」 ボ タ ン を ク リ ッ ク

手順６ 「ソリューションエクスプローラー」の「SampleProject」の場所で右クリック 「プロパティ(R)」をクリック

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手順７ 「構成(C)」のコンボボックスから「すべての構成」を選択 左端のツリービューから「リンカ」→「入力」を選択 追加の依存ファイルの項目に目的の lib ファイル名を入力

逐次の場合 lisseq.lib OpenMP の場合 lisomp.lib MPI の場合 lismpi.lib と MPI ライブラリ

「OK」ボタンをクリック

（Intel Compiler を利用する場合） 手順８ 「ソリューションエクスプローラー」の「SampleProject」の場所で右クリック 「Convert to use Intel(R) C++ Project System」をクリック

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プロジェクトの作成 ～Microsoft Visual Studio 2005 編～ 手順１ メニューバー →「ファイル(F)」→「新規作成(N)」→「プロジェクト(P)…」を

クリック

手順２ 「プロジェクトの種類(P)」のツリービューから「Win32」を選択 「テンプレート(T)」から「Win32 コンソールアプリケーション」を選択 「プロジェクト名(N)」と「場所(L)」を入力後、「OK」ボタンをクリック

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手順３ 「コンソールアプリケーション(O)」を選択 「空のプロジェクト(E)」にチェックを入れた後、「完了」ボタンをクリック 右下図のような空のプロジェクトが作成される

手順４ 「ソリューションエクスプローラー」の「ソースファイル」の場所で右クリック 「追加(D)」→「新しい項目の追加(W)…」をクリック

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手順５ 「カテゴリ(C)」のツリービューから「Visual C++」→「コード」を選択 「テンプレート(T)」から「C++ファイル(cpp)」を選択 「ファイル名(N)」を入力後、「追加」ボタンをクリック

手順６ 「ソリューションエクスプローラー」の「SampleProject」の場所で右クリック 「プロパティ(R)」をクリック

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手順７ 「構成(C)」のコンボボックスから「すべての構成」を選択 左端のツリービューから「リンカ」→「入力」を選択 追加の依存ファイルの項目に目的の lib ファイル名を入力

逐次の場合 lisseq.lib OpenMP の場合 lisomp.lib MPI の場合 lismpi.lib と MPI ライブラリ

「OK」ボタンをクリック

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４．Lis-test for Windows Lis-test for Windows は Lis1.1.1 for Win32 を使って Matrix Market 形式の行列データを

対話的に処理するソフトウェアである。いろいろな組み合わせの解法と前処理で手軽に実

行でき、実行結果の収束履歴グラフもボタン一つで表示できる。

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４．１．使い方 手順１ Lis-test for Windows の起動：lis-test フォルダにある「lis-test.exe」を実行する。

手順２ 行列データの選択：下図の赤枠の「Open」ボタンをクリックすると、

「ファイルを開く」ダイアログが表示されるので、Matrix Market 形式の行列 データファイルを選択し、「開く」ボタンをクリックする。 （lis-test フォルダにサンプル用の行列データ「testmat.mtx」がある） 赤枠部分に選択した行列ファイルの情報が表示される。

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手順３ 右辺ベクトルの選択：「File」を選択した場合、赤枠の「Include b」が「Yes」 ならば係数行列ファイル中の右辺が用いられる。右辺ベクトルをファイルから 読み込む場合は緑枠の「Open」ボタンをクリックして右辺ファイルを選択する。

手順４ 実行条件を修正： ||rk||2/||r0||2<= 収束判定基準 MaxIters 大反復回数 Storage 係数行列の格納形式（CRS or BSR） Block Size BSR 形式のブロックサイズ Precision 演算精度（倍精度 or 4 倍精度） # of Threads 実行スレッド数（現バージョンは 1 で固定）

手順５ 解法を選択：必要ならパラメータを変更する。

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手順６ 前処理を選択：必要ならパラメータを変更する。 k フィルレベル drop ドロップ基準 rate 大フィルイン数の倍率 w SOR の場合はω BiCGSTAB(l)の場合はｌ orthomin, GMRES, FGMRES の場合はリスタート値 tol 内部反復の停止基準 MaxIter 内部反復の 大反復回数 m 対角からの非零要素数 alpha 加速係数

手順７ 「SET」ボタンをクリックして登録する。 リストビューの「P」と「T」はそれぞれ演算精度と実行スレッド数である。

手順８ 実行したい組み合わせがそろうまで手順４～７を繰り返す。 （係数行列と右辺を変えてもよいなら手順１～７）

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手順９ 「RUN」ボタンをクリックすると計算が開始する。正常に終了すると緑枠の ように「RDY」が「DONE」に替わり青枠に結果が表示される。青枠の意味は

Iter 反復回数 Sec. 実行時間 p_cre 前処理行列作成時間 p_sol 反復中の前処理時間 i_sol 反復時間 TRR 近似解を用いて改めて計算したノルム

である。緑枠に表示される意味は RDY 待機 DONE 正常終了 ITER 大反復回数で終了 BRK ブレイクダウン MEM Out of Memory IMPL 未実装

である。

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手順１０ 収束履歴グラフの表示は、表示したい組み合わせを選択して 「HISTORY」ボタンをクリックする。グラフは 大 20 本まで表示できる。

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補足１ 結果は再利用できない。現状では lis-test を終了した時点でファイルに残る だけである。

補足２ 「lis-test」フォルダに以下の名前で保存される。 Result_index.txt 実行結果のサマリ res-ixx-・・・.txt 収束履歴 sol-ixx-・・・.txt 近似解 result.txt 作業用ファイル である。 補足３ Matrix Market 拡張フォーマット：

ベクトルを格納できるように Matrix Market フォーマットを拡張している。 M × N の行列 A=(a_{ij})の非零要素数を L、a_{ij} = A(I,J)とすると ファイル構造は以下のようになる。

%%MatrixMarket matrix coordinate real general <-- ヘッダー

% <-+

% | 0 行以上のコメント行

% <-+

M N L B X <-- 行数 列数 非零数 (0/1) (0/1)

I1 J1 A(I1,J1) <-+

I2 J2 A(I2,J2) | 行番号 列番号 値

. . . | インデックスは 1-base

IL JL A(IL,JL) <-+

I1 B(I1) <-+

I2 B(I2) | B=1 の場合のみ存在する

. . . | 行番号 値

IM B(IM) <-+

I1 X(I1) <-+

I2 X(I2) | X=1 の場合のみ存在する

. . . | 行番号 値

IM X(IM) <-+