ASLI schenes as a kernel convolved way to optimize stencil computation. (2021)
- Authors:
- Autor USP: JANUÁRIO, GUILHERME CARVALHO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PCS
- Subjects: SUPERCOMPUTADORES; ARQUITETURAS PARALELAS; ANÁLISE DE DESEMPENHO; OTIMIZAÇÃO MATEMÁTICA; COMBINATÓRIA
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Computação do tipo estêncil é notória por ter o desempenho computacional limitado pela capacidade da memória de acesso rápido (RAM). Nos computadores atuais, isso implica subutilização da unidade central de processamento nesse tipo de computação. Para buscar amenizar a limitação, diversas abordagens de reordenação da computação foram propostas na literatura, notoriamente subtipos de space-blocking e time-blocking. Objetiva-se neste trabalho introduzir uma nova técnica para optimização de computação estêncil, diferente de space-blocking e time-blocking. Computação estêncil implica várias iterações de travessia por todos os pontos de um domínio, com cada iteração atualizando cada ponto com base no valor prévio dos pontos vizinhos. A técnica introduzida, ASLI (Aggregate Stencil-Loop Iteration, Iteração Agregada do Laço Estêncil), funciona atualizando os valores dos pontos do domínio com o operador estêncil original convoluído consigo uma ou mais vezes. Ela implica percorrer o domínio dos dados menos vezes que em uma implementação mais direta, do estado da arte, sendo que cada travessia efetua mais computação com os dados carregados nos registradores. Este operador mais complexo cria novas oportunidades de reúso de valores presentes nos registradores, e aumenta a razão de FLOPs por carregamento de dados da memória (load). Esquemas de reúso de computação e de dados são desenvolvidos para os casos de 1-, 2-, e 3- dimensões. A Tabela de Influência é apresentada como meio de auxiliar no cálculo de coeficientes convoluídos e deriva-se uma sequência numérica relacionada. Para operadores estêncil 2D e 3D com formato estrelar, a quantia total de FLOPs aumenta, mas uma melhor interação com o subsistema de memória torna a abordagem benéfica em comparação a implementacões não-ASLI. ASLI possui implementação relativamentesimples, permitindo que mais cientistas aproveitem da capacidade de seus conglomerados de supercomputação com mais facilidade. Monstram-se resultados de desempenho para uma variedade de plataformas, provando-se a viabilidade da abordagem e que esta pode ser aplicada junto a técnicas e solucões correntes, ajudando a aumentar o desempenho de outros métodos já existentes na literatura. Para melhor exibição de ASLI e de sua comparação com outras abordagens, este trabalho esboça uma metodologia e novas métricas para avaliação de computação estêncil, e talvez também de escalabilidade de acesso à memória de computadores. Pode-se entender ASLI como a aplicação de um princípio mais amplo, a Convolução de Núcleo de Computação, ao caso particular de computação estêncil. Desse ponto de vista a Tabela de Influência poderia colaborar na disseminação da Convolução de Núcleo a outras aplicações.
- Imprenta:
- Data da defesa: 05.03.2021
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ABNT
JANUÁRIO, Guilherme Carvalho. ASLI schenes as a kernel convolved way to optimize stencil computation. 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-18052021-154710/. Acesso em: 11 jan. 2026. -
APA
Januário, G. C. (2021). ASLI schenes as a kernel convolved way to optimize stencil computation. (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-18052021-154710/ -
NLM
Januário GC. ASLI schenes as a kernel convolved way to optimize stencil computation. [Internet]. 2021 ;[citado 2026 jan. 11 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-18052021-154710/ -
Vancouver
Januário GC. ASLI schenes as a kernel convolved way to optimize stencil computation. [Internet]. 2021 ;[citado 2026 jan. 11 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-18052021-154710/
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