Найти

Результаты поиска

• ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФОВ С АССОЦИАТИВНЫМИ ОПЕРАЦИЯМИ НА ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ SET@L

  И.И. Левин , И. В. Писаренко, Д.В. Михайлов , А. И. Дордопуло

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  Как правило, информационный граф с ассоциативными операциями реализуется в
  виде последовательной («голова/хвост») или параллельной («разбиение пополам») топ о-
  логии, причем обе структуры содержат одинаковое число операционных вершин. Реду к-
  ционные преобразования графов с представленными топологиями при недостатке в ы-
  числительного ресурса не обеспечивают создание эффективной ресурсонезависимой пр о-
  граммы: вариант «разбиение пополам» характеризуется нерегулярной межитерацион-
  ной коммутацией, а структура «голова/хвост» – увеличенной скважностью данных при
  редукции. В данной статье предлагается преобразовать топологию графа с ассоци а-
  тивными операциями в один из комбинированных вариантов с последовательными и па-
  раллельными фрагментами вычислений, синтезированный в соответствии с заданным
  вычислительным ресурсом. Это позволяет повысить удельную производительность в ы-
  числений при редукции. Модифицированная топология включает изоморфные подграфы с
  топологией «разбиение пополам», содержащие максимальное число аппаратно реализу е-
  мых операционных вершин, а обработка промежуточных данных осуществляется по
  принципу «голова/хвост». Вычислительная структура для рассмотренной топологии
  имеет минимальную латентность и состоит из одного базового подграфа и одной вер-
  шины, в которую редуцируется блок обработки промежуточных данных с топологией
  «голова/хвост». Разработан алгоритм, позволяющий в зависимости от доступного а п-
  паратного ресурса перейти от базового последовательного варианта реализации к раз-
  личным комбинированным топологиям вплоть до предельного случая топологии «разби е-
  ние пополам». Поскольку традиционные методы параллельного программирования могут
  описать множество топологий только в виде набора отдельных подпрограмм, для соз-
  дания ресурсонезависимого описания графов с ассоциативными операциями предлагае т-
  ся использовать язык архитектурно-независимого программирования Set@l. Принципы
  построения топологий «голова/хвост» и «разбиение пополам» описаны в виде признаковметода обработки множеств на языке Set@l, а ресурсонезависимая программа оперирует
  этими типами и типами параллелизма для модификации топологии графа и последующей
  редукции производительности в соответствующих аспектах программы.

• ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ТОЧНЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ЗНАЧЕНИЙ СТАТИСТИК

  А.К. Мельников , И.И. Левин , А.И. Дордопуло , Л.М. Сластен

  2022-11-01

  Аннотация ▼

  Статья посвящена оценке аппаратного ресурса вычислительных систем для решения
  вычислительно-трудоемкой задачи – расчета распределений вероятностей значений ста-
  тистик методом второй кратности на основе Δ-точных приближений для выборок объе-
  мом от 320 до 1280 знаков при мощности алфавита от 128 до 256 символов с точностью
  =10-5. Общее время решения не должно превышать 30 дней или 2,592·106 секунд при круг-
  лосуточном режиме вычислений. Использование свойств метода второй кратности позво-
  ляет привести вычислительную сложность расчета к диапазону 9,68·1022–1,60·1052 опера-
  ций с числом проверяемых векторов – от 6,50·1023 до 1,39·1050. Решение этой задачи для
  указанных параметров выборок в заданное время с помощью современных вычислительных
  средств (процессоров, графических ускорителей, программируемых логических интеграль-
  ных схем) требует недостижимого на практике аппаратного ресурса. Поэтому в статье
  анализируются возможности перспективных квантовых и фотонных технологий для ре-
  шения задачи с заданными параметрами. Основным преимуществом квантовых вычисли-
  тельных систем является высокая скорость вычислений для всех возможных значений па-
  раметров. Однако, для расчета распределений вероятностей значений статистик кванто-
  вое ускорение не будет достигнуто из-за необходимости проверки всех полученных реше-
  ний, число которых соответствует размерности задачи. Кроме того, текущий уровень
  развития элементной базы не позволяет создавать и использовать квантовые вычислите-
  ли с разрядностью 120 кубитов, необходимой для решения рассматриваемой задачи. Фо-
  тонные вычислители могут обеспечить высокую скорость вычислений при низком энерго-
  потреблении и для решения рассматриваемой задачи требуют наименьшее число узлов.
  Однако, нерешенные проблемы с физической реализацией элементов оперативного хране-
  ния данных и отсутствием доступной элементной базы не позволяют в обозримой пер-
  спективе (5–7 лет) использовать фотонные вычислительные технологии для расчета рас-
  пределений вероятностей значений статистик, поэтому наиболее целесообразно примене-
  ние гибридных вычислительных систем, содержащих узлы различных архитектур.
  Для реализации задачи на различных аппаратных платформах (универсальные процессоры,
  графические ускорители, программируемые логические интегральные схемы) и конфигура-
  циях гибридных вычислительных систем предложено использование архитектурно-
  независимого языка программирования высокого уровня SET@L, объединяющего представ-
  ление вычислений в виде множеств и совокупностей с помощью альтернативной теории
  множеств П. Вопенка с абсолютным параллелизмом информационного графа и парадиг-
  мами аспектно-ориентированного программирования.