Векторизация итерационных вычислительных процессов и оценки временного ускорения
https://doi.org/10.37661/1816-0301-2022-19-1-72-87
Аннотация
Ц е л и . Решается задача эффективной организации выполнения последовательных вычислительных процессов в векторном режиме с учетом возможностей современных высокопроизводительных векторно-конвейерных ЭВМ. Актуальность рассматриваемой задачи обусловлена тем, что такие процессы, возникающие при циклической обработке данных и в итерационных алгоритмах, являются наиболее сложными для распараллеливания. При решении задачи ставились три цели: построение математической модели, учитывающей основные архитектурные и вычислительные особенности современных векторно-конвейерных ЭВМ; расчет оптимального суммарного времени выполнения векторных операций; оценка временного выигрыша по сравнению с последовательным режимом обработки данных.
М е т о д ы . Для реализации поставленных целей и доказательства основных и вспомогательных утверждений применялся оригинальный метод, включающий установление справедливости индуктивных предположений в рассматриваемых случаях, а также иллюстративный метод теории расписаний, использующий диаграммы Ганта.
Р е з у л ь т а т ы . Предложена векторная модель реализации последовательных вычислений, учитывающая основные особенности векторно-конвейерных ЭВМ. Определено оптимальное суммарное время выполнения последовательных вычислений в векторном режиме и получена нижняя оценка временного выигрыша по сравнению с последовательным режимом их выполнения.
З а к л ю ч е н и е . Установлено, что при обработке в последовательном режиме скалярных входных данных векторными операциями с длиной конвейера k возможно ускорение не менее чем в nN (nk+N) раз, где N – размер входа, n – число векторных и соответствующих им скалярных операций. Оценка временного ускорения при векторизации вычислений приводится в сравнении с последовательным режимом их выполнения.
Ключевые слова
конвейеризация,
векторизация вычислений,
показатель векторизуемости,
временное ускорение,
векторно-конвейерные вычислительные системы,
распараллеливание вычислительных процессов
При поддержке: Исследование выполнено в рамках ГПНИ «Конвергенция-2025».
Для цитирования:
Демиденко В.М., Бенедиктович В.И. Векторизация итерационных вычислительных процессов и оценки временного ускорения. Информатика. 2022;19(1):72-87. https://doi.org/10.37661/1816-0301-2022-19-1-72-87
For citation:
Demidenko V.M., Benediktovich V.I. A vectorization of iterative computational processes and time acceleration estimates. Informatics. 2022;19(1):72-87. (In Russ.) https://doi.org/10.37661/1816-0301-2022-19-1-72-87
Просмотров: 407
Послать статью по эл. почте 