Библиотека для работы с конечными множествами, использующая графический процессор в качестве основного вычислительного устройст

Выполнил:
Студент 3его курса ММФ НГУ Лыков Кирилл Олегович
Email:
[email protected]
Научные руководители:
К.ф.-м.н., доцент каф. программирования Скопин И.Н.
Инженер Google-Moscow Пасько Е.В.
В рамках проекта : Использование графических процессоров для вычислений с плавающей точкой в Java-программах. Exploiting Graphics Processing Units (GPUs) for general purpose computation in Java programming language

Мотивация использования GPU
Скорость
3.0 GHz dual-core Pentium4: 24.6 GFLOPS
NVIDIA GeForceFX 7800: 165 GFLOPs
1066 MHz FSB Pentium Extreme Edition : 8.5 GB/s
ATI Radeon X850 XT Platinum Edition: 37.8 GB/s
GPUs становятся все быстрее
CPUs: 1.4×годичный рост
GPUs: 1.7×(pixels) to 2.3× (vertices)годичный рост
Современные GPU обеспечивают приемлемую точность вычислений
Поддержка чисел с плавающей точкой ( до 32 бит)
См [1]

GPUs становятся все быстрее

Основные термины и понятия GPU
Текстура – это трехмерный массив чисел X*Y*F, где F = 1..4, а X и Y размеры текстуры.
Шейдер – это программа, исполняемая непосредственно на GPU

Графический конвейер с точки зрения потоковой модели вычислений

Основные концепции GPGPU
1. Массив = текстура.
CPU array (1D адресация) -> GPU texture (2D адресация)
2. Вычислительное ядро программы = шейдер.
Часть программы для CPU ответственная за вычисления
переносится соответствующим образом на GPU
3. Вычисление = отрисовка.
4. Получение результатов вычислений в буфер кадра ( frame buffer ).

Цель работы
Создание библиотеки, позволяющей работать с битовыми множествами, причем операции над ними реализованы не на CPU, а на GPU. Особенностью такой реализации является использование видеокарты в качестве основного вычислительного устройства, что обуславливает использование потоковой модели вычислений на GPU.

Представление битовых множеств на GPU
Хранение данных в текстурной памяти
Битовое представление множеств

Операции над битовыми множествами
Операциям над конечными множествами соответствуют логические операции над битовыми масками

Архитектура библиотеки

Результаты и планы
Реализована основная часть необходимой функциональности.
Необходимо добавить проверки на корректность в текст кода. Включить исключения.
Необходимо провести комплексное тестирование работы на различных GPU, выделить слабые места в производительности. Оптимизировать код.