]> AND Private Git Repository - rce2015.git/blob - paper.tex
Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Private GIT Repository
26eb7d6f1fb5d81077f1fc4c3030b05adb9d2e22
[rce2015.git] / paper.tex
1 \documentclass[times]{cpeauth}
2
3 \usepackage{moreverb}
4
5 %\usepackage[dvips,colorlinks,bookmarksopen,bookmarksnumbered,citecolor=red,urlcolor=red]{hyperref}
6
7 %\newcommand\BibTeX{{\rmfamily B\kern-.05em \textsc{i\kern-.025em b}\kern-.08em
8 %T\kern-.1667em\lower.7ex\hbox{E}\kern-.125emX}}
9
10 \def\volumeyear{2015}
11
12 \usepackage{graphicx}
13 \usepackage{wrapfig}
14 \usepackage{grffile}
15
16 \usepackage[T1]{fontenc}
17 \usepackage[utf8]{inputenc}
18 \usepackage{amsfonts,amssymb}
19 \usepackage{amsmath}
20 \usepackage{algorithm}
21 \usepackage{algpseudocode}
22 %\usepackage{amsthm}
23 \usepackage{graphicx}
24 \usepackage[american]{babel}
25 % Extension pour les liens intra-documents (tagged PDF)
26 % et l'affichage correct des URL (commande \url{http://example.com})
27 %\usepackage{hyperref}
28
29 \usepackage{url}
30 \DeclareUrlCommand\email{\urlstyle{same}}
31
32 \usepackage[autolanguage,np]{numprint}
33 \AtBeginDocument{%
34   \renewcommand*\npunitcommand[1]{\text{#1}}
35   \npthousandthpartsep{}}
36
37 \usepackage{xspace}
38 \usepackage[textsize=footnotesize]{todonotes}
39
40 \newcommand{\AG}[2][inline]{%
41   \todo[color=green!50,#1]{\sffamily\textbf{AG:} #2}\xspace}
42 \newcommand{\RC}[2][inline]{%
43   \todo[color=red!10,#1]{\sffamily\textbf{RC:} #2}\xspace}
44 \newcommand{\LZK}[2][inline]{%
45   \todo[color=blue!10,#1]{\sffamily\textbf{LZK:} #2}\xspace}
46 \newcommand{\RCE}[2][inline]{%
47   \todo[color=yellow!10,#1]{\sffamily\textbf{RCE:} #2}\xspace}
48
49 \algnewcommand\algorithmicinput{\textbf{Input:}}
50 \algnewcommand\Input{\item[\algorithmicinput]}
51
52 \algnewcommand\algorithmicoutput{\textbf{Output:}}
53 \algnewcommand\Output{\item[\algorithmicoutput]}
54
55 \newcommand{\TOLG}{\mathit{tol_{gmres}}}
56 \newcommand{\MIG}{\mathit{maxit_{gmres}}}
57
58 \usepackage{array}
59 \usepackage{color, colortbl}
60 \newcolumntype{M}[1]{>{\centering\arraybackslash}m{#1}}
61 \newcolumntype{Z}[1]{>{\raggedleft}m{#1}}
62
63 \newcolumntype{g}{>{\columncolor{Gray}}c}
64 \definecolor{Gray}{gray}{0.9}
65
66
67
68 \begin{document}
69 \RCE{Titre a confirmer.}
70 \title{Comparative performance analysis of simulated grid-enabled numerical iterative algorithms}
71 %\itshape{\journalnamelc}\footnotemark[2]}
72
73 \author{    Charles Emile Ramamonjisoa and
74     David Laiymani and
75     Arnaud Giersch and
76     Lilia Ziane Khodja and
77     Raphaël Couturier
78 }
79
80 \address{
81         \centering    
82     Femto-ST Institute - DISC Department\\
83     Université de Franche-Comté\\
84     Belfort\\
85     Email: \email{{raphael.couturier,arnaud.giersch,david.laiymani,charles.ramamonjisoa}@univ-fcomte.fr}
86 }
87
88 %% Lilia Ziane Khodja: Department of Aerospace \& Mechanical Engineering\\ Non Linear Computational Mechanics\\ University of Liege\\ Liege, Belgium. Email: l.zianekhodja@ulg.ac.be
89
90 \begin{abstract}
91 ABSTRACT
92 \end{abstract}
93
94 \keywords{Algorithm; distributed; iterative; asynchronous; simulation; simgrid; performance}
95
96 \maketitle
97
98 \section{Introduction}
99
100 \section{The asynchronous iteration model}
101
102 \section{SimGrid}
103
104 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
105 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
106
107 \section{Two-stage splitting methods}
108 \label{sec:04}
109 \subsection{Multisplitting methods for sparse linear systems}
110 \label{sec:04.01}
111 Let us consider the following sparse linear system of $n$ equations in $\mathbb{R}$
112 \begin{equation}
113 Ax=b,
114 \label{eq:01}
115 \end{equation}
116 where $A$ is a sparse square and nonsingular matrix, $b$ is the right-hand side and $x$ is the solution of the system. The multisplitting methods solve the linear system~(\ref{eq:01}) iteratively as follows
117 \begin{equation}
118 x^{k+1}=\displaystyle\sum^L_{\ell=1} E_\ell M^{-1}_\ell (N_\ell x^k + b),~k=1,2,3,\ldots
119 \label{eq:02}
120 \end{equation}
121 where a collection of $L$ triplets $(M_\ell, N_\ell, E_\ell)$ defines the multisplitting of matrix $A$~\cite{O'leary85,White86}, such that: the different splittings are defined as $A=M_\ell-N_\ell$ where $M_\ell$ are nonsingular matrices, and $\sum_\ell{E_\ell=I}$ are diagonal nonnegative weighting matrices and $I$ is the identity matrix. The iterations of the multisplitting methods can naturally be computed in parallel such that each processor or cluster of processors is responsible for solving one splitting as a linear sub-system   
122 \begin{equation}
123 M_\ell y_\ell = c_\ell^k,\mbox{~such that~} c_\ell^k = N_\ell x^k + b,
124 \label{eq:03}
125 \end{equation}
126 then the weighting matrices $E_\ell$ are used to compute the solution of the global system~(\ref{eq:01})
127 \begin{equation}
128 x^{k+1}=\displaystyle\sum^L_{\ell=1} E_\ell y_\ell.
129 \label{eq:04}
130 \end{equation}
131 The convergence of the multisplitting methods, based on synchronous or asynchronous iterations, is studied by many authors for example~\cite{O'leary85,bahi97,Bai99,bahi07}. %It is dependent on the condition  
132 %\begin{equation}
133 %\rho(\displaystyle\sum_{\ell=1}^L E_\ell M^{-1}_\ell N_\ell) < 1,
134 %\label{eq:05}
135 %\end{equation}
136 %where $\rho$ is the spectral radius of the square matrix. 
137 The multisplitting methods are convergent: 
138 \begin{itemize}
139 \item if $A^{-1}>0$ and the splittings of matrix $A$ are weak regular (i.e. $M^{-1}\geq 0$ and $M^{-1}N\geq 0$) when the iterations are synchronous, or
140 \item if $A$ is M-matrix and its splittings are regular (i.e. $M^{-1}\geq 0$ and $N\geq 0$) when the iterations are asynchronous.
141 \end{itemize}
142 The solutions of the different linear sub-systems~(\ref{eq:03}) arising from the multisplitting of matrix $A$ can be either computed exactly with a direct method or approximated with an iterative method. In the latter case, the multisplitting methods are called {\it inner-outer iterative methods} or {\it two-stage multisplitting methods}. This kind of methods uses two nested iterations: the outer iteration and the inner iteration (that of the iterative method).
143
144 In this paper we are focused on two-stage multisplitting methods, in their both versions synchronous and asynchronous, where the well-known iterative method GMRES ({\it Generalized Minimal RESidual})~\cite{saad86} is used as an inner iteration. Furthermore, our work in this paper is restricted to the block Jacobi splitting method. This approach of multisplitting consists in partitioning the matrix $A$ into $L$ horizontal band matrices of order $\frac{n}{L}\times n$ without overlapping (i.e. weighting matrices $E_\ell$ have only zero and one factors). In this case, the iteration of the multisplitting method presented by (\ref{eq:03}) and~(\ref{eq:04}) can be rewritten in the following form 
145 \begin{equation}
146 A_{\ell\ell} x_\ell^{k+1} = b_\ell - \displaystyle\sum^{L}_{\substack{m=1\\m\neq\ell}}{A_{\ell m}x^k_m},\mbox{~for~}\ell=1,\ldots,L\mbox{~and~}k=1,2,3,\ldots
147 \label{eq:05}
148 \end{equation}
149 where $x_\ell$ are sub-vectors of the solution $x$, $b_\ell$ are the sub-vectors of the right-hand side $b$, and $A_{\ell\ell}$ and $A_{\ell m}$ are diagonal and off-diagonal blocks of matrix $A$ respectively. In each outer iteration $k$ until the convergence, each sub-system arising from the block Jacobi multisplitting
150 \begin{equation}
151 A_{\ell\ell} x_\ell = c_\ell,
152 \label{eq:06}
153 \end{equation}
154 is solved iteratively using GMRES method and independently from other sub-systems by a cluster of processors. The right-hand sides $c_\ell=b_\ell-\sum_{m\neq\ell}A_{\ell m}x_m$ are computed using the shared vectors $x_m$. Algorithm~\ref{alg:01} shows the main key points of the block Jacobi two-stage method executed by a cluster of processors. In line~\ref{solve}, the linear sub-system~(\ref{eq:06}) is solved in parallel using GMRES method where $\MIG$ and $\TOLG$ are the maximum number of iterations and the tolerance threshold respectively.  
155
156 \begin{algorithm}[t]
157 \caption{Block Jacobi two-stage method}
158 \begin{algorithmic}[1]
159   \Input $A_\ell$ (sparse matrix), $b_\ell$ (right-hand side)
160   \Output $x_\ell$ (solution vector)\vspace{0.2cm}
161   \State Set the initial guess $x^0$
162   \For {$k=1,2,3,\ldots$ until convergence}
163     \State $c_\ell=b_\ell-\sum_{m\neq\ell}A_{\ell m}x_m^{k-1}$
164     \State $x^k_\ell=Solve(A_{\ell\ell},c_\ell,x^{k-1}_\ell,\MIG,\TOLG)$ \label{solve}
165     \State Send $x_\ell^k$ to neighboring clusters
166     \State Receive $\{x_m^k\}_{m\neq\ell}$ from neighboring clusters
167   \EndFor
168 \end{algorithmic}
169 \label{alg:01}
170 \end{algorithm}
171
172 \subsection{Simulation of two-stage methods using SimGrid framework}
173
174 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
175 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
176
177 \section{Experimental, Results and Comments}
178
179
180 \textbf{V.1. Setup study and Methodology}
181
182 To conduct our study, we have put in place the following methodology 
183 which can be reused with any grid-enabled applications.
184
185 \textbf{Step 1} : Choose with the end users the class of algorithms or 
186 the application to be tested. Numerical parallel iterative algorithms 
187 have been chosen for the study in the paper. 
188
189 \textbf{Step 2} : Collect the software materials needed for the 
190 experimentation. In our case, we have three variants algorithms for the 
191 resolution of three 3D-Poisson problem: (1) using the classical GMRES alias Algo-1 in this 
192 paper, (2) using the multisplitting method alias Algo-2 and (3) an 
193 enhanced version of the multisplitting method as Algo-3. In addition, 
194 SIMGRID simulator has been chosen to simulate the behaviors of the 
195 distributed applications. SIMGRID is running on the Mesocentre 
196 datacenter in Franche-Comte University $[$10$]$ but also in a virtual 
197 machine on a laptop.
198
199 \textbf{Step 3} : Fix the criteria which will be used for the future 
200 results comparison and analysis. In the scope of this study, we retain 
201 in one hand the algorithm execution mode (synchronous and asynchronous) 
202 and in the other hand the execution time and the number of iterations of 
203 the application before obtaining the convergence.
204
205 \textbf{Step 4 }: Setup up the different grid testbeds environment 
206 which will be simulated in the simulator tool to run the program. The 
207 following architecture has been configured in Simgrid : 2x16 - that is a 
208 grid containing 2 clusters with 16 hosts (processors/cores) each -, 4x8, 
209 4x16, 8x8 and 2x50. The network has been designed to operate with a 
210 bandwidth equals to 10Gbits (resp. 1Gbits/s) and a latency of 8E-6 
211 microseconds (resp. 5E-5) for the intra-clusters links (resp. 
212 inter-clusters backbone links).
213
214 \textbf{Step 5}: Process an extensive and comprehensive testings 
215 within these configurations in varying the key parameters, especially 
216 the CPU power capacity, the network parameters and also the size of the 
217 input matrix. Note that some parameters should be invariant to allow the 
218 comparison like some program input arguments.
219
220 \textbf{Step 6} : Collect and analyze the output results.
221
222 \textbf{ V.2. Factors impacting distributed applications performance in 
223 a grid environment}
224
225 From our previous experience on running distributed application in a 
226 computational grid, many factors are identified to have an impact on the 
227 program behavior and performance on this specific environment. Mainly, 
228 first of all, the architecture of the grid itself can obviously 
229 influence the performance results of the program. The performance gain 
230 might be important theoretically when the number of clusters and/or the 
231 number of nodes (processors/cores) in each individual cluster increase. 
232
233 Another important factor impacting the overall performance of the 
234 application is the network configuration. Two main network parameters 
235 can modify drastically the program output results : (i) the network 
236 bandwidth (bw=bits/s) also known as "the data-carrying capacity" 
237 $[$13$]$ of the network is defined as the maximum of data that can pass 
238 from one point to another in a unit of time. (ii) the network latency 
239 (lat : microsecond) defined as the delay from the start time to send the 
240 data from a source and the final time the destination have finished to 
241 receive it. Upon the network characteristics, another impacting factor 
242 is the application dependent volume of data exchanged between the nodes 
243 in the cluster and between distant clusters. Large volume of data can be 
244 transferred in transit between the clusters and nodes during the code 
245 execution. 
246
247  In a grid environment, it is common to distinguish in one hand, the 
248 "\,intra-network" which refers to the links between nodes within a 
249 cluster and in the other hand, the "\,inter-network" which is the 
250 backbone link between clusters. By design, these two networks perform 
251 with different speed. The intra-network generally works like a high 
252 speed local network with a high bandwith and very low latency. In 
253 opposite, the inter-network connects clusters sometime via heterogeneous 
254 networks components thru internet with a lower speed. The network 
255 between distant clusters might be a bottleneck for the global 
256 performance of the application. 
257
258 \textbf{V.3 Comparing GMRES and Multisplitting algorithms in 
259 synchronous mode}
260
261 In the scope of this paper, our first objective is to demonstrate the 
262 Algo-2 (Multisplitting method) shows a better performance in grid 
263 architecture compared with Algo-1 (Classical GMRES) both running in 
264 \textbf{\textit{synchronous mode}}. Better algorithm performance 
265 should mean a less number of iterations output and a less execution time 
266 before reaching the convergence. For a systematic study, the experiments 
267 should figure out that, for various grid parameters values, the 
268 simulator will confirm the targeted outcomes, particularly for poor and 
269 slow networks, focusing on the impact on the communication performance 
270 on the chosen class of algorithm $[$12$]$.
271
272 The following paragraphs present the test conditions, the output results 
273 and our comments.
274
275
276 \textit{3.a Executing the algorithms on various computational grid 
277 architecture scaling up the input matrix size}
278 \\
279
280 % environment
281 \begin{footnotesize}
282 \begin{tabular}{r c }
283  \hline  
284  Grid & 2x16, 4x8, 4x16 and 8x8\\ %\hline
285  Network & N2 : bw=1Gbs-lat=5E-05 \\ %\hline
286  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150 and\\ %\hline
287  - & N$_{x}$ =170 x 170 x 170    \\ \hline
288  \end{tabular}
289 \end{footnotesize}
290
291
292  Table 1 : Clusters x Nodes with NX=150 or NX=170
293
294 \RCE{J'ai voulu mettre les tableaux des données mais je pense que c'est inutile et ça va surcharger}
295
296
297 The results in figure 1 show the non-variation of the number of 
298 iterations of classical GMRES for a given input matrix size; it is not 
299 the case for the multisplitting method. 
300
301 %\begin{wrapfigure}{l}{60mm}
302 \begin{figure} [ht!]
303 \centering
304 \includegraphics[width=60mm]{cluster_x_nodes_nx_150_and_nx_170.pdf}
305 \caption{Cluster x Nodes NX=150 and NX=170} 
306 %\label{overflow}}
307 \end{figure}
308 %\end{wrapfigure}
309
310 Unless the 8x8 cluster, the time 
311 execution difference between the two algorithms is important when 
312 comparing between different grid architectures, even with the same number of 
313 processors (like 2x16 and 4x8 = 32 processors for example). The 
314 experiment concludes the low sensitivity of the multisplitting method 
315 (compared with the classical GMRES) when scaling up to higher input 
316 matrix size. 
317
318 \textit{3.b Running on various computational grid architecture}
319
320 % environment
321 \begin{footnotesize}
322 \begin{tabular}{r c }
323  \hline  
324  Grid & 2x16, 4x8\\ %\hline
325  Network & N1 : bw=10Gbs-lat=8E-06 \\ %\hline
326  - & N2 : bw=1Gbs-lat=5E-05 \\
327  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline \\
328  \end{tabular}
329 \end{footnotesize}
330
331 %Table 2 : Clusters x Nodes - Networks N1 x N2
332 %\RCE{idem pour tous les tableaux de donnees}
333
334
335 %\begin{wrapfigure}{l}{60mm}
336 \begin{figure} [ht!]
337 \centering
338 \includegraphics[width=60mm]{cluster_x_nodes_n1_x_n2.pdf}
339 \caption{Cluster x Nodes N1 x N2}
340 %\label{overflow}}
341 \end{figure}
342 %\end{wrapfigure}
343
344 The experiments compare the behavior of the algorithms running first on 
345 speed inter- cluster network (N1) and a less performant network (N2). 
346 The figure 2 shows that end users will gain to reduce the execution time 
347 for both algorithms in using a grid architecture like 4x16 or 8x8: the 
348 performance was increased in a factor of 2. The results depict also that 
349 when the network speed drops down, the difference between the execution 
350 times can reach more than 25\%. 
351
352 \textit{\\\\\\\\\\\\\\\\\\3.c Network latency impacts on performance}
353
354 % environment
355 \begin{footnotesize}
356 \begin{tabular}{r c }
357  \hline  
358  Grid & 2x16\\ %\hline
359  Network & N1 : bw=1Gbs \\ %\hline
360  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline\\
361  \end{tabular}
362 \end{footnotesize}
363
364 Table 3 : Network latency impact
365
366
367 \begin{figure} [ht!]
368 \centering
369 \includegraphics[width=60mm]{network_latency_impact_on_execution_time.pdf}
370 \caption{Network latency impact on execution time}
371 %\label{overflow}}
372 \end{figure}
373
374
375 According the results in table and figure 3, degradation of the network 
376 latency from 8.10$^{-6}$ to 6.10$^{-5}$ implies an absolute time 
377 increase more than 75\% (resp. 82\%) of the execution for the classical 
378 GMRES (resp. multisplitting) algorithm. In addition, it appears that the 
379 multisplitting method tolerates more the network latency variation with 
380 a less rate increase. Consequently, in the worst case (lat=6.10$^{-5
381 }$), the execution time for GMRES is almost the double of the time for 
382 the multisplitting, even though, the performance was on the same order 
383 of magnitude with a latency of 8.10$^{-6}$. 
384
385 \textit{3.d Network bandwidth impacts on performance}
386
387 % environment
388 \begin{footnotesize}
389 \begin{tabular}{r c }
390  \hline  
391  Grid & 2x16\\ %\hline
392  Network & N1 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
393  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline
394  \end{tabular}
395 \end{footnotesize}
396
397 Table 4 : Network bandwidth impact
398
399 \begin{figure} [ht!]
400 \centering
401 \includegraphics[width=60mm]{network_bandwith_impact_on_execution_time.pdf}
402 \caption{Network bandwith impact on execution time}
403 %\label{overflow}
404 \end{figure}
405
406
407
408 The results of increasing the network bandwidth depict the improvement 
409 of the performance by reducing the execution time for both of the two 
410 algorithms. However, and again in this case, the multisplitting method 
411 presents a better performance in the considered bandwidth interval with 
412 a gain of 40\% which is only around 24\% for classical GMRES.
413
414 \textit{3.e Input matrix size impacts on performance}
415
416 % environment
417 \begin{footnotesize}
418 \begin{tabular}{r c }
419  \hline  
420  Grid & 4x8\\ %\hline
421  Network & N2 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
422  Input matrix size & N$_{x}$ = From 40 to 200\\ \hline
423  \end{tabular}
424 \end{footnotesize}
425
426 Table 5 : Input matrix size impact
427
428 \begin{figure} [ht!]
429 \centering
430 \includegraphics[width=60mm]{pb_size_impact_on_execution_time.pdf}
431 \caption{Pb size impact on execution time}
432 %\label{overflow}}
433 \end{figure}
434
435 In this experimentation, the input matrix size has been set from 
436 Nx=Ny=Nz=40 to 200 side elements that is from 40$^{3}$ = 64.000 to 
437 200$^{3}$ = 8.000.000 points. Obviously, as shown in the figure 5, 
438 the execution time for the algorithms convergence increases with the 
439 input matrix size. But the interesting result here direct on (i) the 
440 drastic increase (300 times) of the number of iterations needed before 
441 the convergence for the classical GMRES algorithm when the matrix size 
442 go beyond Nx=150; (ii) the classical GMRES execution time also almost 
443 the double from Nx=140 compared with the convergence time of the 
444 multisplitting method. These findings may help a lot end users to setup 
445 the best and the optimal targeted environment for the application 
446 deployment when focusing on the problem size scale up. Note that the 
447 same test has been done with the grid 2x16 getting the same conclusion.
448
449 \textit{3.f CPU Power impact on performance}
450
451 % environment
452 \begin{footnotesize}
453 \begin{tabular}{r c }
454  \hline  
455  Grid & 2x16\\ %\hline
456  Network & N2 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
457  Input matrix size & N$_{x}$ = 150 x 150 x 150\\ \hline
458  \end{tabular}
459 \end{footnotesize}
460
461 Table 6 : CPU Power impact
462
463 \begin{figure} [ht!]
464 \centering
465 \includegraphics[width=60mm]{cpu_power_impact_on_execution_time.pdf}
466 \caption{CPU Power impact on execution time}
467 %\label{overflow}}
468 \end{figure}
469
470 Using the SIMGRID simulator flexibility, we have tried to determine the 
471 impact on the algorithms performance in varying the CPU power of the 
472 clusters nodes from 1 to 19 GFlops. The outputs depicted in the figure 6 
473 confirm the performance gain, around 95\% for both of the two methods, 
474 after adding more powerful CPU. Note that the execution time axis in the 
475 figure is in logarithmic scale.
476
477  \textbf{V.4 Comparing GMRES in native synchronous mode and 
478 Multisplitting algorithms in asynchronous mode}
479
480 The previous paragraphs put in evidence the interests to simulate the 
481 behavior of the application before any deployment in a real environment. 
482 We have focused the study on analyzing the performance in varying the 
483 key factors impacting the results. In the same line, the study compares 
484 the performance of the two proposed methods in \textbf{synchronous mode
485 }. In this section, with the same previous methodology, the goal is to 
486 demonstrate the efficiency of the multisplitting method in \textbf{
487 asynchronous mode} compare with the classical GMRES staying in the 
488 synchronous mode.
489
490 Note that the interest of using the asynchronous mode for data exchange 
491 is mainly, in opposite of the synchronous mode, the non-wait aspects of 
492 the current computation after a communication operation like sending 
493 some data between nodes. Each processor can continue their local 
494 calculation without waiting for the end of the communication. Thus, the 
495 asynchronous may theoretically reduce the overall execution time and can 
496 improve the algorithm performance.
497
498 As stated supra, SIMGRID simulator tool has been used to prove the 
499 efficiency of the multisplitting in asynchronous mode and to find the 
500 best combination of the grid resources (CPU, Network, input matrix size, 
501 \ldots ) to get the highest "\,relative gain" in comparison with the 
502 classical GMRES time. 
503
504
505 The test conditions are summarized in the table below : 
506
507 % environment
508 \begin{footnotesize}
509 \begin{tabular}{r c }
510  \hline  
511  Grid & 2x50 totaling 100 processors\\ %\hline
512  Processors & 1 GFlops to 1.5 GFlops\\
513    Intra-Network & bw=1.25 Gbits - lat=5E-05 \\ %\hline
514    Inter-Network & bw=5 Mbits - lat=2E-02\\
515  Input matrix size & N$_{x}$ = From 62 to 150\\ %\hline
516  Residual error precision: 10$^{-5}$ to 10$^{-9}$\\ \hline
517  \end{tabular}
518 \end{footnotesize}
519
520 Again, comprehensive and extensive tests have been conducted varying the 
521 CPU power and the network parameters (bandwidth and latency) in the 
522 simulator tool with different problem size. The relative gains greater 
523 than 1 between the two algorithms have been captured after each step of 
524 the test. Table I below has recorded the best grid configurations 
525 allowing a multiplitting method time more than 2.5 times lower than 
526 classical GMRES execution and convergence time. The finding thru this 
527 experimentation is the tolerance of the multisplitting method under a 
528 low speed network that we encounter usually with distant clusters thru the 
529 internet.
530
531 % use the same column width for the following three tables
532 \newlength{\mytablew}\settowidth{\mytablew}{\footnotesize\np{E-11}}
533 \newenvironment{mytable}[1]{% #1: number of columns for data
534   \renewcommand{\arraystretch}{1.3}%
535   \begin{tabular}{|>{\bfseries}r%
536                   |*{#1}{>{\centering\arraybackslash}p{\mytablew}|}}}{%
537     \end{tabular}}
538
539 \begin{table}[!t]
540   \centering
541   \caption{Relative gain of the multisplitting algorithm compared with 
542 the classical GMRES}
543   \label{tab.cluster.2x50}
544
545   \begin{mytable}{6}
546     \hline
547     bw
548     & 5         & 5         & 5         & 5         & 5         & 50 \\
549     \hline
550     lat
551     & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02 \\
552     \hline
553     power
554     & 1         & 1         & 1         & 1.5       & 1.5       & 1.5 \\
555     \hline
556     size
557     & 62        & 62        & 62        & 100       & 100       & 110 \\
558     \hline
559     Prec/Eprec
560     & \np{E-5}  & \np{E-8}  & \np{E-9}  & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} \\
561     \hline
562     speedup
563     & 0.396     & 0.392     & 0.396     & 0.391     & 0.393     & 0.395 \\
564     \hline
565   \end{mytable}
566
567   \smallskip
568
569   \begin{mytable}{6}
570     \hline
571     bw
572     & 50        & 50        & 50        & 50        & 10        & 10 \\
573     \hline
574     lat
575     & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.02      & 0.03      & 0.01 \\
576     \hline
577     power
578     & 1.5       & 1.5       & 1.5       & 1.5       & 1         & 1.5 \\
579     \hline
580     size
581     & 120       & 130       & 140       & 150       & 171       & 171 \\
582     \hline
583     Prec/Eprec
584     & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-5}  & \np{E-5} \\
585     \hline
586     speedup
587     & 0.398     & 0.388     & 0.393     & 0.394     & 0.63      & 0.778 \\
588     \hline
589   \end{mytable}
590 \end{table}
591
592 \section{Conclusion}
593 CONCLUSION
594
595
596 \section*{Acknowledgment}
597
598
599 The authors would like to thank\dots{}
600
601
602 \bibliographystyle{wileyj}
603 \bibliography{biblio}
604
605 \end{document}
606
607 %%% Local Variables:
608 %%% mode: latex
609 %%% TeX-master: t
610 %%% fill-column: 80
611 %%% ispell-local-dictionary: "american"
612 %%% End: