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Private GIT Repository
Krylov two-stage multisplitting method
[rce2015.git] / paper.tex
1 \documentclass[times]{cpeauth}
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8 %T\kern-.1667em\lower.7ex\hbox{E}\kern-.125emX}}
9
10 \def\volumeyear{2015}
11
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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}
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30 \DeclareUrlCommand\email{\urlstyle{same}}
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48
49 \algnewcommand\algorithmicinput{\textbf{Input:}}
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51
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54
55 \newcommand{\TOLG}{\mathit{tol_{gmres}}}
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57 \newcommand{\TOLM}{\mathit{tol_{multi}}}
58 \newcommand{\MIM}{\mathit{maxit_{multi}}}
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60 \newcommand{\MIC}{\mathit{maxit_{cgls}}}
61
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69
70
71
72 \begin{document}
73 \RCE{Titre a confirmer.}
74 \title{Comparative performance analysis of simulated grid-enabled numerical iterative algorithms}
75 %\itshape{\journalnamelc}\footnotemark[2]}
76
77 \author{    Charles Emile Ramamonjisoa and
78     David Laiymani and
79     Arnaud Giersch and
80     Lilia Ziane Khodja and
81     Raphaël Couturier
82 }
83
84 \address{
85         \centering    
86     Femto-ST Institute - DISC Department\\
87     Université de Franche-Comté\\
88     Belfort\\
89     Email: \email{{raphael.couturier,arnaud.giersch,david.laiymani,charles.ramamonjisoa}@univ-fcomte.fr}
90 }
91
92 %% Lilia Ziane Khodja: Department of Aerospace \& Mechanical Engineering\\ Non Linear Computational Mechanics\\ University of Liege\\ Liege, Belgium. Email: l.zianekhodja@ulg.ac.be
93
94 \begin{abstract}
95 ABSTRACT
96 \end{abstract}
97
98 \keywords{Algorithm; distributed; iterative; asynchronous; simulation; simgrid; performance}
99
100 \maketitle
101
102 \section{Introduction}
103
104 \section{The asynchronous iteration model}
105
106 \section{SimGrid}
107
108 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
109 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
110
111 \section{Two-stage multisplitting methods}
112 \label{sec:04}
113 \subsection{Synchronous and asynchronous two-stage methods for sparse linear systems}
114 \label{sec:04.01}
115 In this paper we focus on two-stage multisplitting methods in their both versions synchronous and asynchronous~\cite{Frommer92,Szyld92,Bru95}. These iterative methods are based on multisplitting methods~\cite{O'leary85,White86,Alefeld97} and use two nested iterations: the outer iteration and the inner iteration. Let us consider the following sparse linear system of $n$ equations in $\mathbb{R}$
116 \begin{equation}
117 Ax=b,
118 \label{eq:01}
119 \end{equation}
120 where $A$ is a sparse square and nonsingular matrix, $b$ is the right-hand side and $x$ is the solution of the system. 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. sub-vectors $\{x_\ell\}_{1\leq\ell\leq L}$ are disjoint). The two-stage multisplitting methods solve the linear system~(\ref{eq:01}) iteratively as follows
121 \begin{equation}
122 x_\ell^{k+1} = A_{\ell\ell}^{-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
123 \label{eq:02}
124 \end{equation}
125 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. The iterations of these 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 
126 \begin{equation}
127 A_{\ell\ell} x_\ell = c_\ell,\mbox{~for~}\ell=1,\ldots,L,
128 \label{eq:03}
129 \end{equation}
130 where right-hand sides $c_\ell=b_\ell-\sum_{m\neq\ell}A_{\ell m}x_m$ are computed using the shared vectors $x_m$. In this paper, we use the well-known iterative method GMRES ({\it Generalized Minimal RESidual})~\cite{saad86} as an inner iteration to approximate the solutions of the different splittings arising from the block Jacobi multisplitting of matrix $A$. The algorithm in Figure~\ref{alg:01} shows the main key points of our block Jacobi two-stage method executed by a cluster of processors. In line~\ref{solve}, the linear sub-system~(\ref{eq:03}) is solved in parallel using GMRES method where $\MIG$ and $\TOLG$ are the maximum number of inner iterations and the tolerance threshold for GMRES respectively. The convergence of the two-stage multisplitting methods, based on synchronous or asynchronous iterations, is studied by many authors for example~\cite{Bru95,bahi07}. 
131
132 \begin{figure}[t]
133 %\begin{algorithm}[t]
134 %\caption{Block Jacobi two-stage multisplitting method}
135 \begin{algorithmic}[1]
136   \Input $A_\ell$ (sparse matrix), $b_\ell$ (right-hand side)
137   \Output $x_\ell$ (solution vector)\vspace{0.2cm}
138   \State Set the initial guess $x^0$
139   \For {$k=1,2,3,\ldots$ until convergence}
140     \State $c_\ell=b_\ell-\sum_{m\neq\ell}A_{\ell m}x_m^{k-1}$
141     \State $x^k_\ell=Solve_{gmres}(A_{\ell\ell},c_\ell,x^{k-1}_\ell,\MIG,\TOLG)$\label{solve}
142     \State Send $x_\ell^k$ to neighboring clusters\label{send}
143     \State Receive $\{x_m^k\}_{m\neq\ell}$ from neighboring clusters\label{recv}
144   \EndFor
145 \end{algorithmic}
146 \caption{Block Jacobi two-stage multisplitting method}
147 \label{alg:01}
148 %\end{algorithm} 
149 \end{figure}
150
151 In this paper, we propose two algorithms of two-stage multisplitting methods. The first algorithm is based on asynchronous model which allows the communications to be overlapped by computations and reduces the idle times resulting from the synchronizations. So in the asynchronous mode, our two-stage algorithm uses asynchronous outer iterations and asynchronous communications between clusters. The communications (i.e. lines~\ref{send} and~\ref{recv} in Figure~\ref{alg:01}) are performed by message passing using MPI non-blocking communication routines. The convergence of the asynchronous iterations is detected when all clusters have locally converged
152 \begin{equation}
153 k\geq\MIM\mbox{~or~}\|x_\ell^{k+1}-x_\ell^k\|_{\infty }\leq\TOLM,
154 \label{eq:04}
155 \end{equation}    
156 where $\MIM$ is the maximum number of outer iterations and $\TOLM$ is the tolerance threshold for the two-stage algorithm. 
157
158 The second two-stage algorithm is based on synchronous outer iterations. We propose to use the Krylov iteration based on residual minimization to improve the slow convergence of the multisplitting methods. In this case, a $n\times s$ matrix $S$ is set using solutions issued from the inner iteration 
159 \begin{equation}
160 S=[x^1,x^2,\ldots,x^s],~s\ll n.
161 \label{eq:05}
162 \end{equation}   
163 At each $s$ outer iterations, the algorithm computes a new approximation $\tilde{x}=S\alpha$ which minimizes the residual
164 \begin{equation}
165 \min_{\alpha\in\mathbb{R}^s}{\|b-AS\alpha\|_2}.
166 \label{eq:06}
167 \end{equation} 
168 The algorithm in Figure~\ref{alg:02} includes the procedure of the residual minimization and the outer iteration is restarted with a new approximation $\tilde{x}$ at every $s$ iterations. The least-squares problem~(\ref{eq:06}) is solved in parallel by all clusters using CGLS method~\cite{Hestenes52} such that $\MIC$ is the maximum number of iterations and $\TOLC$ is the tolerance threshold for this method (line~\ref{cgls} in Figure~\ref{alg:02}).
169  
170 \begin{figure}[t]
171 %\begin{algorithm}[t]
172 %\caption{Krylov two-stage method using block Jacobi multisplitting}
173 \begin{algorithmic}[1]
174   \Input $A_\ell$ (sparse matrix), $b_\ell$ (right-hand side)
175   \Output $x_\ell$ (solution vector)\vspace{0.2cm}
176   \State Set the initial guess $x^0$
177   \For {$k=1,2,3,\ldots$ until convergence}
178     \State $c_\ell=b_\ell-\sum_{m\neq\ell}A_{\ell m}x_m^{k-1}$
179     \State $x^k_\ell=Solve_{gmres}(A_{\ell\ell},c_\ell,x^{k-1}_\ell,\MIG,\TOLG)$
180     \State $S_{\ell,k\mod s}=x_\ell^k$
181     \If{$k\mod s = 0$}
182        \State $\alpha = Solve_{cgls}(AS,b,\MIC,\TOLC)$\label{cgls}
183        \State $\tilde{x_\ell}=S_\ell\alpha$
184        \State Send $\tilde{x_\ell}$ to neighboring clusters
185        \Else 
186          \State Send $x_\ell^k$ to neighboring clusters
187     \EndIf
188     \State Receive $\{x_m^k\}_{m\neq\ell}$ from neighboring clusters
189   \EndFor
190 \end{algorithmic}
191 \caption{Krylov two-stage method using block Jacobi multisplitting}
192 \label{alg:02}
193 %\end{algorithm} 
194 \end{figure}
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205 \subsection{Simulation of two-stage methods using SimGrid framework}
206
207 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
208 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
209
210 \section{Experimental, Results and Comments}
211
212
213 \textbf{V.1. Setup study and Methodology}
214
215 To conduct our study, we have put in place the following methodology 
216 which can be reused with any grid-enabled applications.
217
218 \textbf{Step 1} : Choose with the end users the class of algorithms or 
219 the application to be tested. Numerical parallel iterative algorithms 
220 have been chosen for the study in the paper. 
221
222 \textbf{Step 2} : Collect the software materials needed for the 
223 experimentation. In our case, we have three variants algorithms for the 
224 resolution of three 3D-Poisson problem: (1) using the classical GMRES alias Algo-1 in this 
225 paper, (2) using the multisplitting method alias Algo-2 and (3) an 
226 enhanced version of the multisplitting method as Algo-3. In addition, 
227 SIMGRID simulator has been chosen to simulate the behaviors of the 
228 distributed applications. SIMGRID is running on the Mesocentre 
229 datacenter in Franche-Comte University $[$10$]$ but also in a virtual 
230 machine on a laptop.
231
232 \textbf{Step 3} : Fix the criteria which will be used for the future 
233 results comparison and analysis. In the scope of this study, we retain 
234 in one hand the algorithm execution mode (synchronous and asynchronous) 
235 and in the other hand the execution time and the number of iterations of 
236 the application before obtaining the convergence.
237
238 \textbf{Step 4 }: Setup up the different grid testbeds environment 
239 which will be simulated in the simulator tool to run the program. The 
240 following architecture has been configured in Simgrid : 2x16 - that is a 
241 grid containing 2 clusters with 16 hosts (processors/cores) each -, 4x8, 
242 4x16, 8x8 and 2x50. The network has been designed to operate with a 
243 bandwidth equals to 10Gbits (resp. 1Gbits/s) and a latency of 8E-6 
244 microseconds (resp. 5E-5) for the intra-clusters links (resp. 
245 inter-clusters backbone links).
246
247 \textbf{Step 5}: Process an extensive and comprehensive testings 
248 within these configurations in varying the key parameters, especially 
249 the CPU power capacity, the network parameters and also the size of the 
250 input matrix. Note that some parameters should be invariant to allow the 
251 comparison like some program input arguments.
252
253 \textbf{Step 6} : Collect and analyze the output results.
254
255 \textbf{ V.2. Factors impacting distributed applications performance in 
256 a grid environment}
257
258 From our previous experience on running distributed application in a 
259 computational grid, many factors are identified to have an impact on the 
260 program behavior and performance on this specific environment. Mainly, 
261 first of all, the architecture of the grid itself can obviously 
262 influence the performance results of the program. The performance gain 
263 might be important theoretically when the number of clusters and/or the 
264 number of nodes (processors/cores) in each individual cluster increase. 
265
266 Another important factor impacting the overall performance of the 
267 application is the network configuration. Two main network parameters 
268 can modify drastically the program output results : (i) the network 
269 bandwidth (bw=bits/s) also known as "the data-carrying capacity" 
270 $[$13$]$ of the network is defined as the maximum of data that can pass 
271 from one point to another in a unit of time. (ii) the network latency 
272 (lat : microsecond) defined as the delay from the start time to send the 
273 data from a source and the final time the destination have finished to 
274 receive it. Upon the network characteristics, another impacting factor 
275 is the application dependent volume of data exchanged between the nodes 
276 in the cluster and between distant clusters. Large volume of data can be 
277 transferred in transit between the clusters and nodes during the code 
278 execution. 
279
280  In a grid environment, it is common to distinguish in one hand, the 
281 "\,intra-network" which refers to the links between nodes within a 
282 cluster and in the other hand, the "\,inter-network" which is the 
283 backbone link between clusters. By design, these two networks perform 
284 with different speed. The intra-network generally works like a high 
285 speed local network with a high bandwith and very low latency. In 
286 opposite, the inter-network connects clusters sometime via heterogeneous 
287 networks components thru internet with a lower speed. The network 
288 between distant clusters might be a bottleneck for the global 
289 performance of the application. 
290
291 \textbf{V.3 Comparing GMRES and Multisplitting algorithms in 
292 synchronous mode}
293
294 In the scope of this paper, our first objective is to demonstrate the 
295 Algo-2 (Multisplitting method) shows a better performance in grid 
296 architecture compared with Algo-1 (Classical GMRES) both running in 
297 \textbf{\textit{synchronous mode}}. Better algorithm performance 
298 should mean a less number of iterations output and a less execution time 
299 before reaching the convergence. For a systematic study, the experiments 
300 should figure out that, for various grid parameters values, the 
301 simulator will confirm the targeted outcomes, particularly for poor and 
302 slow networks, focusing on the impact on the communication performance 
303 on the chosen class of algorithm $[$12$]$.
304
305 The following paragraphs present the test conditions, the output results 
306 and our comments.
307
308
309 \textit{3.a Executing the algorithms on various computational grid 
310 architecture scaling up the input matrix size}
311 \\
312
313 % environment
314 \begin{footnotesize}
315 \begin{tabular}{r c }
316  \hline  
317  Grid & 2x16, 4x8, 4x16 and 8x8\\ %\hline
318  Network & N2 : bw=1Gbs-lat=5E-05 \\ %\hline
319  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150 and\\ %\hline
320  - & N$_{x}$ =170 x 170 x 170    \\ \hline
321  \end{tabular}
322 \end{footnotesize}
323
324
325  Table 1 : Clusters x Nodes with NX=150 or NX=170
326
327 \RCE{J'ai voulu mettre les tableaux des données mais je pense que c'est inutile et ça va surcharger}
328
329
330 The results in figure 1 show the non-variation of the number of 
331 iterations of classical GMRES for a given input matrix size; it is not 
332 the case for the multisplitting method. 
333
334 %\begin{wrapfigure}{l}{60mm}
335 \begin{figure} [ht!]
336 \centering
337 \includegraphics[width=60mm]{cluster_x_nodes_nx_150_and_nx_170.pdf}
338 \caption{Cluster x Nodes NX=150 and NX=170} 
339 %\label{overflow}}
340 \end{figure}
341 %\end{wrapfigure}
342
343 Unless the 8x8 cluster, the time 
344 execution difference between the two algorithms is important when 
345 comparing between different grid architectures, even with the same number of 
346 processors (like 2x16 and 4x8 = 32 processors for example). The 
347 experiment concludes the low sensitivity of the multisplitting method 
348 (compared with the classical GMRES) when scaling up to higher input 
349 matrix size. 
350
351 \textit{3.b Running on various computational grid architecture}
352
353 % environment
354 \begin{footnotesize}
355 \begin{tabular}{r c }
356  \hline  
357  Grid & 2x16, 4x8\\ %\hline
358  Network & N1 : bw=10Gbs-lat=8E-06 \\ %\hline
359  - & N2 : bw=1Gbs-lat=5E-05 \\
360  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline \\
361  \end{tabular}
362 \end{footnotesize}
363
364 %Table 2 : Clusters x Nodes - Networks N1 x N2
365 %\RCE{idem pour tous les tableaux de donnees}
366
367
368 %\begin{wrapfigure}{l}{60mm}
369 \begin{figure} [ht!]
370 \centering
371 \includegraphics[width=60mm]{cluster_x_nodes_n1_x_n2.pdf}
372 \caption{Cluster x Nodes N1 x N2}
373 %\label{overflow}}
374 \end{figure}
375 %\end{wrapfigure}
376
377 The experiments compare the behavior of the algorithms running first on 
378 speed inter- cluster network (N1) and a less performant network (N2). 
379 The figure 2 shows that end users will gain to reduce the execution time 
380 for both algorithms in using a grid architecture like 4x16 or 8x8: the 
381 performance was increased in a factor of 2. The results depict also that 
382 when the network speed drops down, the difference between the execution 
383 times can reach more than 25\%. 
384
385 \textit{\\\\\\\\\\\\\\\\\\3.c Network latency 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 \\ %\hline
393  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline\\
394  \end{tabular}
395 \end{footnotesize}
396
397 Table 3 : Network latency impact
398
399
400 \begin{figure} [ht!]
401 \centering
402 \includegraphics[width=60mm]{network_latency_impact_on_execution_time.pdf}
403 \caption{Network latency impact on execution time}
404 %\label{overflow}}
405 \end{figure}
406
407
408 According the results in table and figure 3, degradation of the network 
409 latency from 8.10$^{-6}$ to 6.10$^{-5}$ implies an absolute time 
410 increase more than 75\% (resp. 82\%) of the execution for the classical 
411 GMRES (resp. multisplitting) algorithm. In addition, it appears that the 
412 multisplitting method tolerates more the network latency variation with 
413 a less rate increase. Consequently, in the worst case (lat=6.10$^{-5
414 }$), the execution time for GMRES is almost the double of the time for 
415 the multisplitting, even though, the performance was on the same order 
416 of magnitude with a latency of 8.10$^{-6}$. 
417
418 \textit{3.d Network bandwidth impacts on performance}
419
420 % environment
421 \begin{footnotesize}
422 \begin{tabular}{r c }
423  \hline  
424  Grid & 2x16\\ %\hline
425  Network & N1 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
426  Input matrix size & N$_{x}$ =150 x 150 x 150\\ \hline
427  \end{tabular}
428 \end{footnotesize}
429
430 Table 4 : Network bandwidth impact
431
432 \begin{figure} [ht!]
433 \centering
434 \includegraphics[width=60mm]{network_bandwith_impact_on_execution_time.pdf}
435 \caption{Network bandwith impact on execution time}
436 %\label{overflow}
437 \end{figure}
438
439
440
441 The results of increasing the network bandwidth depict the improvement 
442 of the performance by reducing the execution time for both of the two 
443 algorithms. However, and again in this case, the multisplitting method 
444 presents a better performance in the considered bandwidth interval with 
445 a gain of 40\% which is only around 24\% for classical GMRES.
446
447 \textit{3.e Input matrix size impacts on performance}
448
449 % environment
450 \begin{footnotesize}
451 \begin{tabular}{r c }
452  \hline  
453  Grid & 4x8\\ %\hline
454  Network & N2 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
455  Input matrix size & N$_{x}$ = From 40 to 200\\ \hline
456  \end{tabular}
457 \end{footnotesize}
458
459 Table 5 : Input matrix size impact
460
461 \begin{figure} [ht!]
462 \centering
463 \includegraphics[width=60mm]{pb_size_impact_on_execution_time.pdf}
464 \caption{Pb size impact on execution time}
465 %\label{overflow}}
466 \end{figure}
467
468 In this experimentation, the input matrix size has been set from 
469 Nx=Ny=Nz=40 to 200 side elements that is from 40$^{3}$ = 64.000 to 
470 200$^{3}$ = 8.000.000 points. Obviously, as shown in the figure 5, 
471 the execution time for the algorithms convergence increases with the 
472 input matrix size. But the interesting result here direct on (i) the 
473 drastic increase (300 times) of the number of iterations needed before 
474 the convergence for the classical GMRES algorithm when the matrix size 
475 go beyond Nx=150; (ii) the classical GMRES execution time also almost 
476 the double from Nx=140 compared with the convergence time of the 
477 multisplitting method. These findings may help a lot end users to setup 
478 the best and the optimal targeted environment for the application 
479 deployment when focusing on the problem size scale up. Note that the 
480 same test has been done with the grid 2x16 getting the same conclusion.
481
482 \textit{3.f CPU Power impact on performance}
483
484 % environment
485 \begin{footnotesize}
486 \begin{tabular}{r c }
487  \hline  
488  Grid & 2x16\\ %\hline
489  Network & N2 : bw=1Gbs - lat=5E-05 \\ %\hline
490  Input matrix size & N$_{x}$ = 150 x 150 x 150\\ \hline
491  \end{tabular}
492 \end{footnotesize}
493
494 Table 6 : CPU Power impact
495
496 \begin{figure} [ht!]
497 \centering
498 \includegraphics[width=60mm]{cpu_power_impact_on_execution_time.pdf}
499 \caption{CPU Power impact on execution time}
500 %\label{overflow}}
501 \end{figure}
502
503 Using the SIMGRID simulator flexibility, we have tried to determine the 
504 impact on the algorithms performance in varying the CPU power of the 
505 clusters nodes from 1 to 19 GFlops. The outputs depicted in the figure 6 
506 confirm the performance gain, around 95\% for both of the two methods, 
507 after adding more powerful CPU. Note that the execution time axis in the 
508 figure is in logarithmic scale.
509
510  \textbf{V.4 Comparing GMRES in native synchronous mode and 
511 Multisplitting algorithms in asynchronous mode}
512
513 The previous paragraphs put in evidence the interests to simulate the 
514 behavior of the application before any deployment in a real environment. 
515 We have focused the study on analyzing the performance in varying the 
516 key factors impacting the results. In the same line, the study compares 
517 the performance of the two proposed methods in \textbf{synchronous mode
518 }. In this section, with the same previous methodology, the goal is to 
519 demonstrate the efficiency of the multisplitting method in \textbf{
520 asynchronous mode} compare with the classical GMRES staying in the 
521 synchronous mode.
522
523 Note that the interest of using the asynchronous mode for data exchange 
524 is mainly, in opposite of the synchronous mode, the non-wait aspects of 
525 the current computation after a communication operation like sending 
526 some data between nodes. Each processor can continue their local 
527 calculation without waiting for the end of the communication. Thus, the 
528 asynchronous may theoretically reduce the overall execution time and can 
529 improve the algorithm performance.
530
531 As stated supra, SIMGRID simulator tool has been used to prove the 
532 efficiency of the multisplitting in asynchronous mode and to find the 
533 best combination of the grid resources (CPU, Network, input matrix size, 
534 \ldots ) to get the highest "\,relative gain" in comparison with the 
535 classical GMRES time. 
536
537
538 The test conditions are summarized in the table below : 
539
540 % environment
541 \begin{footnotesize}
542 \begin{tabular}{r c }
543  \hline  
544  Grid & 2x50 totaling 100 processors\\ %\hline
545  Processors & 1 GFlops to 1.5 GFlops\\
546    Intra-Network & bw=1.25 Gbits - lat=5E-05 \\ %\hline
547    Inter-Network & bw=5 Mbits - lat=2E-02\\
548  Input matrix size & N$_{x}$ = From 62 to 150\\ %\hline
549  Residual error precision: 10$^{-5}$ to 10$^{-9}$\\ \hline
550  \end{tabular}
551 \end{footnotesize}
552
553 Again, comprehensive and extensive tests have been conducted varying the 
554 CPU power and the network parameters (bandwidth and latency) in the 
555 simulator tool with different problem size. The relative gains greater 
556 than 1 between the two algorithms have been captured after each step of 
557 the test. Table I below has recorded the best grid configurations 
558 allowing a multiplitting method time more than 2.5 times lower than 
559 classical GMRES execution and convergence time. The finding thru this 
560 experimentation is the tolerance of the multisplitting method under a 
561 low speed network that we encounter usually with distant clusters thru the 
562 internet.
563
564 % use the same column width for the following three tables
565 \newlength{\mytablew}\settowidth{\mytablew}{\footnotesize\np{E-11}}
566 \newenvironment{mytable}[1]{% #1: number of columns for data
567   \renewcommand{\arraystretch}{1.3}%
568   \begin{tabular}{|>{\bfseries}r%
569                   |*{#1}{>{\centering\arraybackslash}p{\mytablew}|}}}{%
570     \end{tabular}}
571
572 \begin{table}[!t]
573   \centering
574   \caption{Relative gain of the multisplitting algorithm compared with 
575 the classical GMRES}
576   \label{"Table 7"}
577
578   \begin{mytable}{6}
579     \hline
580     bandwidth (Mbit/s)
581     & 5         & 5         & 5         & 5         & 5 \\
582     \hline
583     latency (ms)
584     & 20      & 20      & 20      & 20      & 20 \\
585     \hline
586     power (GFlops)
587     & 1         & 1         & 1         & 1.5       & 1.5 \\
588     \hline
589     size (N)
590     & 62        & 62        & 62        & 100       & 100 \\
591     \hline
592     Precision
593     & \np{E-5}  & \np{E-8}  & \np{E-9}  & \np{E-11} & \np{E-11} \\
594     \hline
595     Relative gain
596     & 2.52     & 2.55     & 2.52     & 2.57     & 2.54 \\
597     \hline
598   \end{mytable}
599
600   \smallskip
601
602   \begin{mytable}{6}
603     \hline
604     bandwidth (Mbit/s)
605     & 50        & 50        & 50        & 50        & 50 \\
606     \hline
607     latency (ms)
608     & 20      & 20      & 20      & 20      & 20 \\
609     \hline
610     power (GFlops)
611     & 1.5         & 1.5         & 1         & 1.5       & 1.5 \\
612     \hline
613     size (N)
614     & 110       & 120       & 130       & 140       & 150 \\
615     \hline
616     Precision
617     & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11} & \np{E-11}\\
618     \hline
619     Relative gain
620     & 2.53     & 2.51     & 2.58     & 2.55     & 2.54 \\
621     \hline
622   \end{mytable}
623 \end{table}
624
625 \section{Conclusion}
626 CONCLUSION
627
628
629 \section*{Acknowledgment}
630
631
632 The authors would like to thank\dots{}
633
634
635 \bibliographystyle{wileyj}
636 \bibliography{biblio}
637
638 \end{document}
639
640 %%% Local Variables:
641 %%% mode: latex
642 %%% TeX-master: t
643 %%% fill-column: 80
644 %%% ispell-local-dictionary: "american"
645 %%% End: