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Excel用 BLAS／LAPACK プログラム

概要

Excelシートに入力された値をVBAで取得し，BLASやLAPACKで記述されたプログラムを実行する。 その実行結果を，Excelシートに反映するプログラム。

動作原理

sequenceDiagram

Excel VBA->>lapack.dll: ma, mb, mc, va, vb, vc 

Note left of lapack.dll:ＶＢＡデータ授受

Note right of lapack.dll:バイナリデータ授受

lapack.dll->>lapack.exe: lapack_input

Note right of lapack.exe:プログラム実行

lapack.exe->>lapack.dll: lapack_output

lapack.dll->>Excel VBA: ma, mb, mc, va, vb, vc
Loading

ma: 行列A, mb:行列B, mc:行列C, va:ベクトルa, vb:ベクトルb, vc:ベクトルc
lapack_input: lapack.exeプログラムへの入力バイナリデータ
lapack_output: lapack.exeプログラムから出力バイナリデータ（lapack.dllへの入力バイナリデータ）

作成手順

  1. BLAS77とLAPACK77のライブラリを作成
  2. BLAS95とLAPACK95 インターフェースライブラリを作成
  3. ユーザーコンソールプログラムと Excel をリンクするDLLを作成
  4. Excel VBA プロシージャ・ワークシートを作成
  5. BLAS/LAPACK95のユーザーコンソールプログラムを作成

手順1--3は初回のみ実施すればよい． 2回目以降は，手順4と5を実施する．

1. BLAS77とLAPACK77のライブラリを作成

次のインストールマニュアルとライブラリソースコードでライブラリを作成する．

ビルドしたフォルダ内のlib フォルダ内にライブラリが作成される．

libblas.a
liblapack.a

この２つのライブラリをコピーし開発環境の lib 内に保存する．
他のファイルは不要である．

2. BLAS95とLAPACK95 インターフェースライブラリを作成

ソースコードは，開発環境の lib/interfaces 内に保存されている．
これらのものは，Intel Math Kernel Library（無料）から取得したもの．
src をコマンドプロンプトのカレントディレクトリにして，次のコマンドを入力してライブラリを作成する．

> make lib

開発環境の lib 内に次の２つのライブラリが作成される．
この他，6つのモジュールファイルが同フォルダ内に同時に作成される．

libblas95.a
liblapack95.a

前手順で作成したライブラリと合わせて，合計４つのライブラリが作成された．

3. ユーザーコンソールプログラムと Excel をリンクするDLLを作成

ソースコード：src/lapack_dll.f90

> make dll

開発環境の bin 内に次の２つのDLLが作成される．

lapack_32bit.dll
test_64bit.dll

4. BLAS/LAPACK95のユーザーコンソールプログラムを作成

  1. デバッグ用のユーザーコンソールプログラムを作成する．

デバッグ用プログラムは，テストデータ src/set_test_data.f90 を用いたBLASやLAPACKの計算結果を コンソールに表示する． 次のソースコードは， BLASのルーチン（gemm; 一般行列積）を実装した例である． 行列 A (ma) x 行列 B (mb) + 行列 C (mc) を計算する． BLASとLAPACKのルーチンについては，man にあるマニュアルを参照のこと．

src/lapack_sub.f90

subroutine s02 ()

  call gemm ( ma, mb, mc )

end subroutine

src のディレクトリで次のコマンドを入力して，プログラムを作成する．

> make debug

開発環境の bin 内に次のコンソールプログラムが作成される．

debug.exe

デバッグが終了したら本コンソールプログラムは不要である．

  1. ユーザーコンソールプログラムを作成する．

src のディレクトリで次のコマンドを入力して，プログラムを作成する．

> make release

開発環境の bin 内に次のコンソールプログラムが作成される．

lapack.exe

このコンソールプログラムは，カレントディレクトリか Windows のパスが通った場所に保存する．

（参考）次のコマンド入力で上記の手順（lib, dll, debug, release）すべてを実行する。

> make all

5. Excel VBA プロシージャ・ワークシートを作成

bin のディレクトリに保存されたExcel実装例を参考にしてExcelプロシージャやワークシートを作成してください。

Excel VBAのモジュールファイルに記載されたDLLインターフェース

Private Declare PtrSafe Sub lapack Lib "lapack_32bit.dll" ( _
  isub As Long, _
  a1 As Long, b1 As Long, c1 As Long, _
  a2 As Long, b2 As Long, c2 As Long, _
  a3 As Long, b3 As Long, c3 As Long, _
  ma As Double, mb As Double, mc As Double, _
  va As Double, vb As Double, vc As Double)

プロシージャ（サブルーチンや関数）内で次のようにコール

  Call lapack( _
              isub, _
              a1, b1, c1, _
              a2, b2, c2, _
              a3, b3, c3, _
              ma(1, 1), mb(1, 1), mc(1, 1), _
              va(1), vb(1), vc(1))

以 上