PROGRAMAÇÃO PARALELA DE UM MÉTODO ITERATIVO PARA SOLUÇÃO DE GRANDES SISTEMAS DE EQUAÇÕES LINEARES USANDO A INTEGRAÇÃO CUDA-MATLAB
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Publication Date: | 2014 |
Language: | por |
Source: | Revista de Sistemas e Computação |
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Summary: | Linear Equations Systems may appear as modeling result of many problems in mathematics, engineering and computer science. The Bi-Conjugate Gradient Stabilized (BiCGStab) method is an iterative method used for solving linear systems, specially the sparse and large ones. In this context, this paper proposes a parallel implementation of the BiCGStab method for solving large linear systems. The proposed implementation uses a Graphics Processing Unit (GPU) through the CUDA-Matlab integration, in which the method operations are performed in the processing cores of the GPU by the Matlab built-in functions. Such implementation aims to provide a high computational performance in relation to its sequential implementation. In addition, we compare the BiCGStab computational performance with an implementation of the Hybrid Bi-Conjugate Gradient Stabilized (BiCGStab(2)) method, recently proposed by the author in the solution of random linear systems with varying sizes. The results showed that the parallelized BiCGStab is more efficient in solving the treated systems. It was possible to obtain gains of computational efficiency of approximately 5x in relation to the sequential implementation of the BiCGStab. Compared with the BiCGStab(2) the parallelized BiCGStab was on average 2x faster. |
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PROGRAMAÇÃO PARALELA DE UM MÉTODO ITERATIVO PARA SOLUÇÃO DE GRANDES SISTEMAS DE EQUAÇÕES LINEARES USANDO A INTEGRAÇÃO CUDA-MATLABPROGRAMAÇÃO PARALELA DE UM MÉTODO ITERATIVO PARA SOLUÇÃO DE GRANDES SISTEMAS DE EQUAÇÕES LINEARES USANDO A INTEGRAÇÃO CUDA-MATLABMatlab; BiCGStab; Linear Systems; GPU; CUDAMatlab; BiCGStab; Sistemas Lineares; GPU; CUDALinear Equations Systems may appear as modeling result of many problems in mathematics, engineering and computer science. The Bi-Conjugate Gradient Stabilized (BiCGStab) method is an iterative method used for solving linear systems, specially the sparse and large ones. In this context, this paper proposes a parallel implementation of the BiCGStab method for solving large linear systems. The proposed implementation uses a Graphics Processing Unit (GPU) through the CUDA-Matlab integration, in which the method operations are performed in the processing cores of the GPU by the Matlab built-in functions. Such implementation aims to provide a high computational performance in relation to its sequential implementation. In addition, we compare the BiCGStab computational performance with an implementation of the Hybrid Bi-Conjugate Gradient Stabilized (BiCGStab(2)) method, recently proposed by the author in the solution of random linear systems with varying sizes. The results showed that the parallelized BiCGStab is more efficient in solving the treated systems. It was possible to obtain gains of computational efficiency of approximately 5x in relation to the sequential implementation of the BiCGStab. Compared with the BiCGStab(2) the parallelized BiCGStab was on average 2x faster.Sistemas de equações lineares podem aparecer como resultado da modelagem de diversos problemas da área de matemática, engenharia e ciência da computação. O método Gradiente Bi-Conjugado Estabilizado (BiCGStab) é um método iterativo utilizado para solucionar sistemas lineares, principalmente sistemas esparsos e de grande porte. Nesse contexto, este artigo propõe uma implementação paralela do método BiCGStab para solução de grandes sistemas lineares. A implementação proposta faz uso de uma Graphics Processing Unit (GPU) por meio da integração CUDA-Matlab, onde as operações do método são executadas nos núcleos de processamento da GPU pelas próprias funções do Matlab. Tal implementação visa proporcionar um desempenho computacional superior em relação à sua implementação sequencial. Adicionalmente, comparou-se o desempenho computacional do BiCGStab com uma implementação do método Gradiente Bi-Conjugado Estabilizado Híbrido (BiCGStab(2)), proposta recentemente pelo autor, na solução de sistemas lineares aleatórios e com tamanhos variados. Os resultados mostraram que o BiCGStab paralelizado é mais eficiente na solução dos sistemas tratados. Foi possível obter ganhos de eficiência computacional de aproximadamente 5x em relação à implementação sequencial do BiCGStab. Em comparação com o BiCGStab(2), o BiCGStab paralelizado se mostrou, em média, 2x mais rápido.Revista de Sistemas e Computação - RSCRevistade Sistemas y ComputaciónCAPESMartins de Paula, Lauro Cássio; Instituto de Informática - Universidade Federal de Goiás2014-10-04Artigo Avaliado pelos Paresinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttps://revistas.unifacs.br/index.php/rsc/article/view/289010.36558/rsc.v4i1.2890Revista de Sistemas e Computação - RSC; v. 4, n. 1 (2014)Revistade Sistemas y Computación; v. 4, n. 1 (2014)reponame:Revista de Sistemas e Computaçãoinstname:Universidade Salvador (UNIFACS)instacron:UNIFACSporinfo:eu-repo/semantics/openAccess2014-10-08T14:02:36Zoai:ojs.200.223.74.126:article/2890Revistahttps://revistas.unifacs.br/index.php/rscPRIhttps://revistas.unifacs.br/index.php/rsc/oaipaulo.caetano@unifacs.br || unifacs@nexodoc.com.br2237-29032237-2903opendoar:2014-10-08T14:02:36Revista de Sistemas e Computação - Universidade Salvador (UNIFACS)false |
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