2021 Fiscal Year Research-status Report
Learning Support System for Parallel Programming using Graphical Animation
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18K02916
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水谷 泰治 大阪工業大学, 情報科学部, 准教授 (10411414)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 並列プログラミング / プログラミング教育 / マルチスレッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は視覚効果を体感できる図形アニメーションに着目し，並列プログラミングの学習意欲を高く維持できる学習環境と学習教材を構築することを目的としている．令和3年度はこれまでに開発した並列処理フレームワークに対して，1)画像統合処理の改善による高速化，2)PCクラスタへの対応を目的とした通信機能の開発，の2点に取り組んだ．
1)については，並列処理フレームワークにおける画像統合において，Processingに標準搭載されているimage関数を用いる手法を考案した．各スレッドがアニメーションの各フレームの処理を開始する際に，描画領域に対してまず透明色を配置し，その後，描画された各スレッドの画像領域を重ねる．この手法は従来と比べて統合後の各画素の色を判定する処理が軽減されており，結果として画像統合の高速化を実現できた．これにより，従来手法と比べて並列処理の効果を高めることができた．この成果は電子情報通信学会総合大会において発表した．
2)については，PCクラスタ等の分散メモリ型環境においてよく用いられているMPIなどの通信ライブラリを参考に，異なるプログラム間で通信するための送信処理および受信処理を行う機能を実現した．実装にはJavaのソケット通信機能を用いた．現時点では2台のみしか通信が行えない状態ではあるが，これまでの研究で実装したMASシミュレーションプログラムを2台のPCで並列処理できるようにした．現状では計算時間に対して通信時間が大きく，並列化による高速化は実現できていない．今後は通信時間の短縮等に取り組むことが課題である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和3年度の取り組みにより，Processingを用いた並列処理フレームワークを用いた並列プログラムの性能を向上させることができた．これにより，並列プログラミングの学習に適用して評価するための準備が一段階進んだと言える．評価を行うためには並列プログラミングの学習に用いる教材の準備も必要であるが，順調に進んでいるとは言えない状況である．令和3年度もコロナ禍によって大学業務が増大しており，これらの研究に対してあまり時間を割けていない状況である．そのため，現状では予定通りに研究が進んでいるとはいえない状況である．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの取り組みで解決できていない問題に取り組む．具体的には以下の通りである．
(1)並列プログラミングの学習における並列処理ワークの適用実験
(2)並列処理フレームワークのPCクラスタへの対応における性能向上と利用可能PC数の増加
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により学会等がオンラインで開催されたため当初予定していた旅費を使用する必要がなくたった．また，研究の遅れにより使用する機器の購入に遅れが生じている．これらの理由により次年度使用額が生じた．
次年度(2022年度)は当初予定していた機器を購入する．また，学会等における研究発表会がオンラインで実施されなかった場合は旅費として使用する．
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