Evoluční návrh kolektivních komunikací akcelerovaný pomocí GPU
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Tato práce provádí analýzu existující aplikace implementující evoluční algoritmus pro plánování kolektivních komunikací a navrhuje možnosti její akcelerace s využitím obecných výpočtů na grafických čipech (GPU). V práci je obsažen teoretický úvod do problematiky systémů na čipu, plánování kolektivních komunikací a podrobnější popis evolučních algoritmů. Práce dále zkoumá architektury GPU a paměťovou hierarchii grafických karet z pohledu OpenCL. Na základě analýzy zaměřené na časovou náročnost jednotlivých částí aplikace je proveden návrh paralelního zpracování hodnotící funkce fitness a odhad dosažitelného zrychlení. Stěžejní část práce popisuje implementaci navrženého řešení se zaměřením na využité optimalizace. Práce přináší srovnání původního řešení na CPU a paralelního provedení na GPU. V práci je popsána implementace distribuce výpočtu mezi různá zařízení podporovaná standardem OpenCL a jsou diskutovány výhody, omezení a další možnosti akcelerace výpočtu na základě jeho distribuce na heterogenních výpočetních systémech.
This thesis provides an analysis of the application for evolutionary scheduling of collective communications. It proposes possible ways to accelerate the application using general purpose computing on graphics processing units (GPU). This work offers a theoretical overview of systems on a chip, collective communications scheduling and more detailed description of evolutionary algorithms. Further, the work provides a description of the GPU architecture and its memory hierarchy using the OpenCL memory model. Based on the profiling, the work defines a concept for parallel execution of the fitness function. Furthermore, an estimation of the possible level of acceleration is presented. The process of implementation is described with a closer insight into the optimization process. Another important point consists in comparison of the original CPU-based solution and the massively parallel GPU version. As the final point, the thesis proposes distribution of the computation among different devices supported by OpenCL standard. In the conclusion are discussed further advantages, constraints and possibilities of acceleration using distribution on heterogenous computing systems.
This thesis provides an analysis of the application for evolutionary scheduling of collective communications. It proposes possible ways to accelerate the application using general purpose computing on graphics processing units (GPU). This work offers a theoretical overview of systems on a chip, collective communications scheduling and more detailed description of evolutionary algorithms. Further, the work provides a description of the GPU architecture and its memory hierarchy using the OpenCL memory model. Based on the profiling, the work defines a concept for parallel execution of the fitness function. Furthermore, an estimation of the possible level of acceleration is presented. The process of implementation is described with a closer insight into the optimization process. Another important point consists in comparison of the original CPU-based solution and the massively parallel GPU version. As the final point, the thesis proposes distribution of the computation among different devices supported by OpenCL standard. In the conclusion are discussed further advantages, constraints and possibilities of acceleration using distribution on heterogenous computing systems.
Description
Keywords
evoluční návrh, genetický algoritmus, kolektivní komunikace, systém na čipu, propojovací síť, architektura GPU, obecné výpočty na GPU, OpenCL, paralelizace, akcelerace, optimalizace, evolutionary design, genetic algorithm, collective communications, system on a chip. interconnection network, GPU architecture, general-purpose computing on GPU, OpenCL, parallel computation, acceleration, optimization
Citation
TYRALA, R. Evoluční návrh kolektivních komunikací akcelerovaný pomocí GPU [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Počítačové sítě a komunikace
Comittee
prof. Ing. Miroslav Švéda, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Kotásek, CSc. (místopředseda)
Ing. Michal Bidlo, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Ivana Černá, CSc. (člen)
doc. Mgr. Adam Rogalewicz, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ondřej Ryšavý, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2012-06-19
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se pak seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A. Otázky u obhajoby: 1. Je nějaký rozdíl mezi použitím 3D bloku vláken (1024, 1, 1) a 1D bloku (1024)? 2. Jsou dvě hashovacích funkce (6.4) převzaty z literatury? Pokud ne, popište jejich vytvoření. Dala by se odvodit jejich bezkonfliktnost?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení