Parallel prefix operations on heterogeneous platforms

Resumo

As tarxetas gráficas, coñecidas como GPUs, aportan grandes vantaxes no rendemento computacional e na eficiencia enerxética, sendo un piar clave para a computación de altas prestacións (HPC). Sen embargo, esta tecnoloxía tamén é custosa de programar, e ten certos problemas asociados á portabilidade entre as diferentes tarxetas. Por autra banda, os algoritmos de prefixo paralelo son un conxunto de algoritmos paralelos regulares e moi empregados nas ciencias compuacionais, cuxa eficiencia é esencial en moita."3 aplicacións. Neste eiclo, aínda que as GPUs poden acelerar a computación destes algoritmos, tamén poden ser unha limitación cando non explotan axeitadamente o paralelismo da arquitectura CPU. Esta Tese presenta dúas perspectivas. Dunha parte, deséñanse novos algoritmos de prefixo paralelo para calquera paradigma de programación paralela. Pola outra banda, tamén se propón unha metodoloxÍa xeral que implementa eficientemente algoritmos de prefixo paralelos, de xeito doado e portable, sobre arquitecturas GPU CUDA, mais que se centrar nun algoritmo particular ou nun modelo concreto de tarxeta. Para isto, a metodoloxía identifica os paramétros da GPU que inflúen no rendemento e, despois, seguindo unha serie de premisas teóricas, obtéñense os valores óptimos destes parámetros dependendo do algoritmo, do tamaño do problema e da arquitectura GPU empregada. Ademais, esta Tese tamén prové unha serie de fUllciólls GPU compostas de bloques de código CUDA modulares e reutilizables, o que permite a implementación de calquera algoritmo de xeito sinxelo. Segundo o tamaño do problema, propóñense tres aproximacións. As dúas primeiras resolven problemas pequenos, medios e grandes nunha única GPU) mentras que a terceira trata con tamaños extremad8.1nente grandes, usando varias GPUs. As nosas propostas proporcionan uns resultados moi competitivos a nivel de rendemento, mellorando as propostas existentes na bibliografía para as operacións probadas: a primitiva sean, ordenación e a resolución de sistemas tridiagonais.