マルチコア対応 Forth 系言語 Paraphrase の紹介

はじめに： Paraphrase での並列処理

　Paraphrase では、括弧もしくは二重括弧で囲むだけで並列処理が記述できます。ある並列処理から別の並列処理へと情報を渡すパイプ（チャネル）も用意されているので、scatter-gather モデルによる並列計算も可能です。

単一の別スレッドで実行：

単一の大括弧 [ と ] で囲んで、[ doSomething ] と書けば、 別スレッドで doSomething が実行されます。

複数のスレッドで実行：

二重大括弧 [[ と ]] で囲んで、[[ doSomething ]] と書けば、 複数のスレッドで doSomething が実行されます。 デフォルトでは CPU の数分のスレッドが走り出すので、 4 コア 8 (CPU)スレッドの環境であれば、8 個の並列処理が開始されます。 AMD の 2990wx は 32 コア 64 (CPU) スレッドとのことですので、 64 個の並列処理が走ることでしょう（未確認）。

普通にメインスレッドで実行：

括弧で囲まずにそのまま doSomething と書けば、 インタプリタのメインスレッドにて doSomething が実行されます。

目次

1. 特徴
2. プログラム例
3. ダウンロード
4. インストール
5. 起動方法
6. 終了方法
7. チュートリアル等

1. 特徴

1. 整数値だけではなく、浮動小数点値や多倍長整数、リストなども使用可能
2. マルチプラットフォーム対応 - Mac, Linux(Ubuntu),Windows10 で動作を確認
3. 作者が日本人 - 日本語で OK

2. プログラム例

// 1〜1,000 万までに存在する素数の個数を調べる。

"prime?" :
    switch
        dup 1 ==    -> drop false break
        dup 2 ==    -> drop true  break
        dup 2 % 0?  -> drop false break
        // otherwise
        true swap dup sqrt ceil >int 3 swap
        for+ dup i % 0? if swap drop false swap leave then 2 step next drop
    dispatch
;

reset-pipes
// 奇数については並列処理で調べる
[ 3 10000000 for+ i >pipe 2 step next ]

[[  // 複数スレッドで検証作業（=woker thrread)
    while-pipe
        dup prime? if >pipe else drop then
    repeat
]]

() 2 dup prime? if append then // 2 については、ここで調査
while-pipe append repeat { < } sort
( "numOfPrime=%d (%d ... %d)\n" ${ size } ${ car } ${ last } ) printf
drop

上のプログラムを実行すると、

numOfPrime=664579 (2 ... 9999991)
 ok.

と表示されます。素数の個数と、7 桁の最大の素数 9999991 も正しく表示されています。

　マルチコアスケールアウトの状況ですが、上記のプログラムを 4 コア 8 スレッドの Core i7-7700K (4.2 GHz) で実行したところ、以下のような結果となりました。

注：Windows では time コマンドがないので、-t オプションにて計測できるようにしてあります。

C:\...\Paraphrase\samples>test_countPrimeMT -t
numOfPrimes=664579 (2 ... 9999991)
real: 8.4077[s]
user: 63.4063[s]
sys : 0.0938[s]

user/real の値は約 7.5 となり、ほぼ全コア（全 CPU スレッド）がフル稼働になっていることが分かります。

3. ダウンロード

　各プラットホーム用ビルド済みライブラリは GitHub (https://github.com/iigura/Paraphrase/releases) より入手して下さい。

4. インストール

　ビルド済みパッケージを使用する場合、インストール作業は不要です。適当な場所に展開して下さい。boost や readline を使用しているので、場合によってはこれらが必要になるかもしれません。必要に応じて、boost や readline をインストールして下さい。

　ソースコードからビルドする場合は、git clone https://github.com/iigura/Paraphrase.git して、Paraphrase ディレクトリの直下にある BUILD.txt を参考にビルドして下さい。

5. 起動方法

　Paraphrase ディレクトリ直下にある para （Windows の場合は para.exe）を実行して下さい。

6. 終了方法

　Windows では Ctrl-Z を入力（リターンキーも押して下さい）するか Ctrl-C で終了します。Mac および Linux 版では Ctrl-D もしくは Ctrl-C にて終了します（readline のヒストリに記録されるので、Ctrl-D の使用がオススメです）。

7. チュートリアル等

　現在、処理系の開発が終わったばかりであり、解説文書や入門ドキュメント等まで手が回っていません。現在のところはワードリファレンス（単語辞典: docs/words/index.html）しかありませんが、各ワードにおける使用例を載せていますので参考にしてみて下さい。

　Paraphrase に関する解説文書や入門書などは今後作成していく予定です。不明な点などがありましたら、この文書に対するコメント（およびメンション）等を使って知らせていただければ助かります。ニーズの高そうなものから順次書いていきたいと思います。

　その他、Twitter ( @paraphrase_lang ) や Facebook ( Paraphrase ユーザー会 ) にて発信中です。バグレポートや要望・質問などは Facebook の方に書いて頂ければ助かります。