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Programación Paralela

Prácticas de la asignatura Programación Paralela cursada en el Grado en Informática de la Universidad de Granada

Índice de Prácticas

Práctica 1: Implementación distribuida de un algoritmo paralelo de datos usando MPI

En esta práctica se aborda la implementación paralela del algoritmo de Floyd para el cálculo de todos los caminos más cortos en un grafo etiquetado.

Consideraciones:

  • Se tiene inicialmente una implementación secuencias y básica del algoritmo de Floyd y una clase Grafo como TDA para almacenar los datos.
  • De forma auxiliar se tiene un ejecutable para crear ejemplos para N vértices indicado como parámetro de entrada.
  • Sólo será necesario realizar las implementaciones paralelas del algoritmo.

Implementaciones:

  • Descomposición unidimensional (por bloques de filas)
  • Descomposición bidimensional (por bloques 2D)

Práctica 2: Implementación distribuida de un algoritmo paralelo usando equilibrado de carga

En esta práctica se aborda la implementación paralela del algoritmo del problema conocido TSP ó Viajante de Comercio en el que usaremos una clase Grafo como TDA para almacenar los datos: ciudades (vértices) y distancias entre ciudades (arcos etiquetados).

Consideraciones

  • Para la implementación usaremos técnicas de ramificación y poda (Branch & Bound) en la que dinámicamente construimos un árbol de búsqueda, su raíz sería el problema inicial y los nodos hoja serían los caminos entre ciudades.
  • Para encontra la solución del problema tendremos que usar un sistema que detecte la situación de fin que implementaremos mediante un algoritmo de paso de testigo en anillo (Algoritmo de Terminación de Dijkstra).

Única implementación

Práctica 3: Implementación de un algoritmo paralelo usando NVidia CUDA

Durante la elaboración de esta práctica se han desarrollado diferentes implementaciones del algoritmo Floyd Warshall para encontrar los caminos mínimos entre ciudades en la cual se ha usado CUDA como herramienta de programación ofrecida por NVidia.

Consideraciones

  • Se recuerda que los kernels de CUDA se trata del codigo que ejecuta una sola hebra.
  • Se han implementado diferentes formas de abordar el algoritmo:
    • Floyd1D recorriendo las filas de la matriz M.
    • Floyd2D distribucion por bloques de nHebras * nHebras de la martiz.
    • Floyd1DShared recorrido por filas de la matriz M en la cual la filak y la columnak se encuentran en la memoria compartida de la gráfica.
    • Floyd2DShared distribución por bloques en los cuales la subfilak y la subcolumnak se encuentran en la memoria compartida de la gráfica.
  • Se debe compilar usando las rutas de nvcc propias de su sistema.

Práctica 4: Implementación paralela mutihebra de algoritmos modelo usando OpenMP

Se ha desarrollado la implementación del algoritmo Floyd Warshall para encontrar los caminos mínimos entre ciudades usando la herramienta de OpenMP para la programación de hebras usando memoria compartida.

Consideraciones

  • Se han implementado diferentes formas de abordar el algoritmo:
    • Floyd1D asignando bloques de filas de la matriz M a las hebras.
    • Floyd2D distribución por bloques a cada hebra de tamaño N/sqrt(P) de la matriz M, se le asigna a cada hebra una submatriz de tamaño N/sqrt(P) * N/sqrt(P).
  • Para que el código sea completamente óptimo debe ajustarse al hardware de la máquina con la que se vaya a realizar las pruebas, debemos hacer un ajuste de tal forma: omp_set_num_threads(omp_get_num_procs()); y teniendo en cuenta si el equipo posee hypertthreading asignariamos omp_set_num_threads(omp_get_num_procs()*n); siendo n el número de cores virtuales que disponemos.

## Licencia

Los detalles se encuentran en el archivo LICENSE. En resumen, todo el contenido tiene como licencia MIT License por lo tanto es totalmente gratuito su uso para proyectos privados o de uso comercial.