MPI — CAE用語解説

MPI（Message Passing Interface）は、並列計算でプロセス間のデータ通信を行うための標準的なライブラリ仕様だ。FEMやCFDの大規模計算でメッシュを分割して複数CPUで同時に解く際、各プロセスがMPIで境界データを交換するんだよ。

OpenMPは1台のマシン内でメモリを共有する並列化（スレッド並列）。MPIはネットワークで接続された複数マシン間でも並列化できる（プロセス並列）。HPC クラスターで数百〜数千コアを使うにはMPIが必須。実務ではMPI+OpenMPのハイブリッド並列が主流だよ。

ユーザーが直接MPIコードを書くことは少ない。ソルバーが内部でMPIを使ってるから、実行時に「mpirun -np 16 solver_name」のように並列数を指定するだけ。16コアで実行すればメッシュが16分割されて各コアが担当部分を計算するんだ。

通信オーバーヘッドがあるから、ある点で頭打ちになる（アムダールの法則）。100万要素を1000コアで回すと1コアあたり1000要素で通信の方が支配的になる。問題サイズに見合った並列数を選ぶのが重要だよ。

コア数 vs 計算時間のスケーリングカーブを取ると、その問題の最適並列数が見えてくるよ。