ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Σχετικά έγγραφα
ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Διοικητική Λογιστική

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Προγραμματισμός Η/Υ. Βασικές Προγραμματιστικές Δομές. ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Διοικητική Λογιστική

Τεχνικό Σχέδιο - CAD

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Θέματα Εφαρμοσμένης. Ενότητα 14.2: Η ψήφος στα πρόσωπα. Θεόδωρος Χατζηπαντελής Τμήμα Πολιτικών Επιστημών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

Δομές Δεδομένων Ενότητα 1

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ

Διδακτική της Πληροφορικής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Kruskal

Τεχνικό Σχέδιο - CAD. Τόξο Κύκλου. Τόξο Κύκλου - Έλλειψη. ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Τεχνικό Σχέδιο - CAD

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 4

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 6

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

Διδακτική Πληροφορικής

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών Ενότητα 2: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ Λοίζου Ευστράτιος Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Kατεύθυνση

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 11η Άσκηση - Σταθμισμένος Χρονοπρογραμματισμός Διαστημάτων

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

Κοινωνία & Υγεία Υγεία Πρόληψη Προαγωγή υγείας: Βαθμίδες πρόληψης

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 3

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εννοιες και Παράγοντες της Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Διδακτική Πληροφορικής

Λογιστική Κόστους Ενότητα 10: Ασκήσεις Προτύπου Κόστους Αποκλίσεων.

Έλεγχος και Διασφάλιση Ποιότητας Ενότητα 4: Μελέτη ISO Κουππάρης Μιχαήλ Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

Προγραμματισμός Η/Υ. 8 η ενότητα: Περιβαλλοντικά και μαθηματικά προβλήματα. Τμήμα. Τεχνολόγων Περιβάλλοντος. ΤΕΙ Ιονίων Νήσων

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Οικονομική Γεωργικών Εκμεταλλεύσεων

Διοικητική Λογιστική

Διδακτική Πληροφορικής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Εισαγωγή στην Πληροφορική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων. Άσκηση 3η. Στυλιανού Ιωάννης. Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

Αερισμός. Ενότητα 1: Αερισμός και αιμάτωση. Κωνσταντίνος Σπυρόπουλος, Καθηγητής Σχολή Επιστημών Υγείας Τμήμα Ιατρικής

Ιστορία της μετάφρασης

Διαχείριση Πολιτισμικών Δεδομένων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Βάσεις Δεδομένων. Ενότητα 1: Εισαγωγή στις Βάσεις δεδομένων. Πασχαλίδης Δημοσθένης Τμήμα Ιερατικών σπουδών

Διαφήμιση και Δημόσιες Σχέσεις Ενότητα 9: Σχέσεις διαφημιστή-διαφημιζόμενου

Εισαγωγή στις Επιστήμες της Αγωγής

ΠΙΝΑΚΕΣ. Θερμοδυναμική 2012 Σελίδα 292

Στατιστική. 5 ο Μάθημα: Βασικές Έννοιες Εκτιμητικής. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Εισαγωγή σε μεθόδους Monte Carlo Ενότητα 3: Δειγματοληπτικές μέθοδοι

Στατιστική. 6 ο Μάθημα: Διαστήματα Εμπιστοσύνης και Έλεγχοι Υποθέσεων. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Transcript:

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΕΜ 361: ΠΑΡΑΛΛΗΛΛΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ (PARALLEL COMPUTING) ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ: 2η Όνομα Καθηγητή: Χαρμανδάρης Ευάγγελος Τμήμα Εφαρμοσμένων Μαθηματικών

ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΕΜ 361: ΠΑΡΑΛΛΗΛΛΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ (PARALLEL COMPUTING) Χειμερινό Εξάμηνο 2010/11 2 η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Ημερομηνία Παράδοσης: Μέχρι την Τρίτη 16/11 ώρα 24:00. Η παράδοση θα γίνει στέλνοντας με email το αρχείο αναφοράς σε μορφή pdf. Στην αναφορά θα πρέπει επίσης να αναγράφονται τα στοιχεία σας: ονοματεπώνυμο, ΑΜ, αριθμός εξαμήνου. ΑΣΚΗΣΗ 1: Το Κόσκινο του Ερατοσθένη (40 Μονάδες) Θεωρήστε τον αλγόριθμο εύρεσης πρώτων αριθμών Κόσκινο του Ερατοσθένη που παρουσιάστηκε στο Κεφάλαιο 4. Όπως είδαμε ο παραλληλισμός δεδομένων, σε σύστημα με Ρ επεξεργαστές, οδηγεί σε αριθμό πράξεων: n/ P n/ P n/ P Tcomp = + +... + t0 π1 π2 πk όπου t0 είναι ο χρόνος υπολογισμού μιας πράξης, k ο αριθμός των ακεραίων (<n 1/2 ) και πi (i=1,2, k) η τιμή των πρώτων αριθμών. Για συστήματα κοινής μνήμης δεν υπάρχει χρόνος επικοινωνίας. Για συστήματα κατανεμημένης μνήμης ο χρόνος επικοινωνίας, όπως επίσης είδαμε, είναι: Tcomm = kp ( 1) λ όπου λ είναι ο χρόνος επικοινωνίας (αποστολής/λήψης) ενός αριθμού. Στο παράδειγμα που είδαμε στην τάξη αμελήσαμε το κόστος εγγραφής/εκτύπωσης (I/O) των πρώτων αριθμών στην οθόνη ή σε κάποιο αρχείο. Σε περίπτωση που θέλουμε εκτύπωση/αποθήκευση των αποτελεσμάτων ο χρόνος εκτύπωσης είναι: TI / O = k totµ όπου μ είναι ο χρόνος εκτύπωσης ενός αριθμού και ktot είναι όλοι οι πρώτοι αριθμοί <Ν. Ο συνολικός χρόνος εκτέλεσης, Texec, είναι ο άθροισμα όλων των παραπάνω. Σειριακός κώδικας, σε C ή Fortran, που να υπολογίζει τους πρώτος αριθμούς με αυτή τη μέθοδο υπάρχει στην ιστοσελίδα του μαθήματος. Κατεβάστε τον σειριακό κώδικα και εκτελέστε τον. Θεωρήστε το πρόβλημα με n = 2.000.000 (αλλάξτε τον κώδικα όπου χρειάζεται). Όπως θα δείτε υπάρχουν 148933 πρώτοι αριθμοί μικρότεροι του 2.000.000 και 168 αριθμοί μικρότεροι του 1000. Επεκτείνετε/τροποποιήστε τον σειριακό κώδικα τον ώστε να υπολογίζει τα Tcomp, Tcomm, TI/O και Texec για διαφορετικό αριθμό επεξεργαστών χρησιμοποιώντας τις παραπάνω σχέσεις, δηλαδή χωρίς να παραλληλίσετε τον κώδικα. Υποθέστε επίσης ότι λ=100t0 και ότι μ=t0. Α) Υπολογίστε τους συνολικούς χρόνους εκτέλεσης του προγράμματος, Texec, στις παρακάτω αρχιτεκτονικές-περιπτώσεις:

1. Σύστημα κοινής μνήμης χωρίς εκτύπωση (Shared memory, No I/O). 2. Σύστημα κοινής μνήμης με εκτύπωση (Shared memory, With I/O). 3. Σύστημα κατανεμημένης μνήμης χωρίς εκτύπωση (Distributed memory, No I/O). 4. Σύστημα κατανεμημένης μνήμης με εκτύπωση (Distributed memory, With I/O). Για κάθε μια από τις παραπάνω περιπτώσεις κάντε γραφική παράσταση με: τον χρόνο υπολογισμού, χρόνο επικοινωνίας (αν υπάρχει), χρόνο I/O (αν υπάρχει) και τον συνολικό χρόνο εκτέλεσης. Όλα τα παραπάνω σαν συνάρτηση του αριθμού των επεξεργαστών για επεξεργαστές από 1 έως 64. Επίσης ετοιμάστε γράφημα με τον λόγο επιτάχυνσης, S, για όλες τις περιπτώσεις. Ποιος είναι ο βέλτιστος λόγος επιτάχυνσης και αριθμός επεξεργαστών κάθε φορά; Β) Για την περίπτωση (4) (Distributed memory, With I/O) υπολογίστε τον λόγο επιτάχυνσης για λ=10t0 και λ=100t0. Πόσο διαφορετικά είναι τα αποτελέσματα; Γράψτε σε μια αναφορά όλα τα παραπάνω, μαζί με τις κατάλληλες γραφικές παραστάσεις. ΑΣΚΗΣΗ 2: OpenMP (60 Μονάδες) Θεωρήστε πίνακες Α, Β με Α R m,n και B R n,k. Α) Φτιάξτε έναν σειριακό κώδικα, σε C ή Fortran, ο οποίος θα υπολογίζει το γινόμενο των δύο πινάκων D=AB. Το πρόγραμμα θα διαβάζει τις παραμέτρους n, m, και k, θα κατασκευάζει τους πίνακες Α και Β χρησιμοποιώντας τυχαίους αριθμούς και κατόπιν θα υπολογίζει τον D. Μετρήστε τον χρόνο εκτέλεσης του κώδικα (μόνο των υπολογισμών) για διάφορες τιμές του Ν (m=n=k=n). Β) Επεκτείνετε/τροποποιήστε τον παραπάνω κώδικα ώστε να γίνει παράλληλος χρησιμοποιώντας εντολές OpenMP. Μετρήστε τον χρόνο εκτέλεσης για διάφορες τιμές του Ν (m=n=k=n) και διαφορετικό αριθμό επεξεργαστών Ρ. C) Γράψτε μια αναφορά στην οποία θα περιγράφονται τα παρακάτω: περιγραφή του σειριακού και των παράλληλων αλγόριθμων (πως γίνεται η κατανομή των δεδομένων, ποιες συναρτήσεις OpenMP χρησιμοποιήθηκαν). Ποια είναι η μέγιστη τιμή του Ν που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε; Επίσης θα περιγράψετε και θα αναλύσετε τα αποτελέσματα. Για το σκοπό αυτό φτιάξτε τα παρακάτω γραφήματα: (1) Γράφημα με x-άξονα την παράμετρο Ν και y-άξονα τον χρόνο. Στο γράφημα θα υπάρχουν οι χρόνοι εκτέλεσης του σειριακού και τoυ παράλληλου κώδικα. (2) Γράφημα με x-άξονα την παράμετρο Ν και y-άξονα τον λόγο επιτάχυνσης S(P) όπου Ρ είναι ο αριθμός των επεξεργαστών που χρησιμοποιήσατε. (3) Για την μεγαλύτερη τιμή του N που χρησιμοποιήσατε φτιάξτε ένα γράφημα με x-άξονα τον αριθμό των επεξεργαστών Ρ και y-άξονα τον λόγο επιτάχυνσης S(P).

Σημειώματα Σημείωμα αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Κρήτης, Χαρμανδάρης Ευάγγελος, 2011. Χαρμανδάρης Ευάγγελος. Παράλληλοι Υπολογισμοί. 2η Σειρά Ασκήσεων». Έκδοση: 1.0. Ηράκλειο 2011. Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση, Όχι Παράγωγο Έργο 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει)

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Κρήτης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 4