]> AND Private Git Repository - kahina_paper2.git/blobdiff - paper.tex
Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Private GIT Repository
MAJ
[kahina_paper2.git] / paper.tex
index 962c7f9167c745362c36f252c511288c398d8ad5..8d0dc139fe614160c642fd590bdf67254aee59ca 100644 (file)
--- a/paper.tex
+++ b/paper.tex
@@ -492,7 +492,14 @@ We introduced three paradigms of parallel programming. Our objective consist to
 
 \section{The EA algorithm on single GPU}
 \subsection{the EA method}
 
 \section{The EA algorithm on single GPU}
 \subsection{the EA method}
-the Ehrlich-Aberth method is an iterative  method , contain 4 steps, start from the initial approximations of all the
+%\begin{figure}[htbp]
+%\centering
+ % \includegraphics[angle=-90,width=0.5\textwidth]{EA-Algorithm}
+%\caption{The Ehrlich-Aberth algorithm on single GPU}
+%\label{fig:03}
+%\end{figure}
+
+the Ehrlich-Aberth method is an iterative  method, contain 4 steps, start from the initial approximations of all the
 roots of the polynomial,the second step initialize the solution vector $Z$ using the Guggenheimer method to assure the distinction of the initial vector roots, than in step 3 we apply the the iterative function based on the Newton's method and Weiestrass operator[...,...], wich will make it possible to converge to the roots solution, provided that all the root are different. At the end of each application of the iterative function, a stop condition is verified consists in stopping the iterative process when the whole of the modules of the roots
 are lower than a fixed value $ε$ 
 \subsection{EA parallel implementation on CUDA}
 roots of the polynomial,the second step initialize the solution vector $Z$ using the Guggenheimer method to assure the distinction of the initial vector roots, than in step 3 we apply the the iterative function based on the Newton's method and Weiestrass operator[...,...], wich will make it possible to converge to the roots solution, provided that all the root are different. At the end of each application of the iterative function, a stop condition is verified consists in stopping the iterative process when the whole of the modules of the roots
 are lower than a fixed value $ε$ 
 \subsection{EA parallel implementation on CUDA}
@@ -565,10 +572,14 @@ Algorithm~\ref{alg2-cuda} shows a sketch of the Ehrlich-Aberth method using CUDA
 \section{The EA algorithm on Multi-GPU}
 
 \subsection{MGPU (OpenMP-CUDA)approach}
 \section{The EA algorithm on Multi-GPU}
 
 \subsection{MGPU (OpenMP-CUDA)approach}
-Before beginning the calculation, our implementation parallel with OpenMP and CUDA shares the input data between threads OpenMP, these input data sotn Z: the vector solution, P: the polynomial to solve,
-
 Before starting computations, our parallel implementation shared input data of the root finding polynomial between OpenMP threads. From Algorithm 1, the input data are the solution vector $Z$, the polynomial to solve $P$. Let number of OpenMP threads is equal to the number of GPUs, each threads OpenMP ( T-omp) checks one GPU,  and control a part of the shared memory, that is a part of the vector Z  like: $(n/Nbr_gpu)$ roots, n: the polynomial's degrees, $Nbr_gpu$ the number of GPUs. Then every GPU will have a grid of computation organized with its performances and the size of data of which it checks. In principle a grid is set by two parameter DimGrid, the number of block per grid, DimBloc: the number of threads per block. The following schema  shows the architecture of (CUDA,OpenMP).
 
 Before starting computations, our parallel implementation shared input data of the root finding polynomial between OpenMP threads. From Algorithm 1, the input data are the solution vector $Z$, the polynomial to solve $P$. Let number of OpenMP threads is equal to the number of GPUs, each threads OpenMP ( T-omp) checks one GPU,  and control a part of the shared memory, that is a part of the vector Z  like: $(n/Nbr_gpu)$ roots, n: the polynomial's degrees, $Nbr_gpu$ the number of GPUs. Then every GPU will have a grid of computation organized with its performances and the size of data of which it checks. In principle a grid is set by two parameter DimGrid, the number of block per grid, DimBloc: the number of threads per block. The following schema  shows the architecture of (CUDA,OpenMP).
 
+%\begin{figure}[htbp]
+%\centering
+ % \includegraphics[angle=-90,width=0.5\textwidth]{OpenMP-CUDA}
+%\caption{The OpenMP-CUDA architecture}
+%\label{fig:03}
+%\end{figure}
 
 
 Each thread OpenMP compute the kernels on GPUs,than after each iteration they copy out the data from GPU memory to CPU shared memory. The kernels are re-runs is up to the roots converge sufficiently. Here are below the corresponding algorithm:
 
 
 Each thread OpenMP compute the kernels on GPUs,than after each iteration they copy out the data from GPU memory to CPU shared memory. The kernels are re-runs is up to the roots converge sufficiently. Here are below the corresponding algorithm:
@@ -576,43 +587,83 @@ Each thread OpenMP compute the kernels on GPUs,than after each iteration they co
 \begin{algorithm}[htpb]
 \label{alg2-cuda}
 %\LinesNumbered
 \begin{algorithm}[htpb]
 \label{alg2-cuda}
 %\LinesNumbered
-\caption{CUDA OpenMP Algorithm to find roots with the Ehrlich-Aberth method}
+\caption{CUDA-OpenMP Algorithm to find roots with the Ehrlich-Aberth method}
 
 \KwIn{$Z^{0}$ (Initial root's vector), $\varepsilon$ (Error tolerance
 
 \KwIn{$Z^{0}$ (Initial root's vector), $\varepsilon$ (Error tolerance
-  threshold), P (Polynomial to solve), Pu (Derivative of P), $n$ (Polynomial degrees), $\Delta z_{max}$ (Maximum value of stop condition)}
+  threshold), P (Polynomial to solve), Pu (Derivative of P), $n$ (Polynomial degrees), $\Delta z$ ( Vector of errors of stop condition), $num_gpus$ (number of OpenMP threads/ number of GPUs), Size (number of roots)}
 
 \KwOut {$Z$ (Solution root's vector), $ZPrec$ (Previous solution root's vector)}
 
 \BlankLine
 
 \KwOut {$Z$ (Solution root's vector), $ZPrec$ (Previous solution root's vector)}
 
 \BlankLine
-// selection du GPU\;
-\item cudaSetDevice(i)\;
-// allocations memoire\;
-\verb= #pragma omp single=
-\item hostAlloc(P,Pu,Z)\;
-\verb= #pragma omp parallel shared(Z,∆zmax,P)=
-\item deviceAlloc(dP,dPu,dZ)\;
-\verb= #pragma omp barrier=
-// transfers CPU-GPU and compute GPU\;
-\item copyH2D(P,dP)\;
-\item copyH2D(Pu,dPu)\;
-\item copyH2D(Zi,dZi)\;
-\While {$\Delta z_{max} > \epsilon$}{
-\item Let $\Delta z_{max}=0$\;
+
+\item Initialization of the of P\;
+\item Initialization of the of Pu\;
+\item Initialization of the solution vector $Z^{0}$\;
+\verb=omp_set_num_threads(num_gpus);=
+\verb=cudaGetDevice(gpu_id);=
+\verb=#pragma omp parallel shared(Z,$\Delta$ z,P);=
+\item Allocate and copy initial data from CPU memory to the GPU global memories\;
+\item index= $Size/num\_gpus$\;
+\item k=0\;
+\While {$error > \epsilon$}{
+\item Let $\Delta z=0$\;
 \item $ kernel\_save(ZPrec,Z)$\;
 \item  k=k+1\;
 \item $ kernel\_save(ZPrec,Z)$\;
 \item  k=k+1\;
-//each GPU i  compute the new root for his part dZi
-\item $ kernel\_update(dZi,P,Pu)$\;
-\item $kernel\_testConverge(\Delta z_{max},dZi,ZPrec)$\;
+\item $ kernel\_update(Z,P,Pu,index)$\;
+\item $kernel\_testConverge(\Delta z[gpu\_id],Z,ZPrec)$\;
+%\verb=#pragma omp barrier;=
+\item error= Max($\Delta z$)\;
 }
 }
-\item copyD2H(dZ,Zi)\;
- // fin omp parallel\;
 
 
+\item Copy results from GPU memories to CPU memory\;
 \end{algorithm}
 \end{enumerate}
 ~\\ 
 
 
 \end{algorithm}
 \end{enumerate}
 ~\\ 
 
 
-\subsection{MGPU (MPI-CUDA)approach}
+
+\subsection{Multi-GPU (MPI-CUDA)approach}
+%\begin{figure}[htbp]
+%\centering
+ % \includegraphics[angle=-90,width=0.2\textwidth]{MPI-CUDA}
+%\caption{The MPI-CUDA architecture }
+%\label{fig:03}
+%\end{figure}
+
+
+\begin{enumerate}
+\begin{algorithm}[htpb]
+\label{alg2-cuda}
+%\LinesNumbered
+\caption{CUDA-MPI Algorithm to find roots with the Ehrlich-Aberth method}
+
+\KwIn{$Z^{0}$ (Initial root's vector), $\varepsilon$ (Error tolerance
+  threshold), P (Polynomial to solve), Pu (Derivative of P), $n$ (Polynomial degrees), $\Delta z$ ( error of stop condition), $num_gpus$ (number of MPI processes/ number of GPUs), Size (number of roots)}
+
+\KwOut {$Z$ (Solution root's vector), $ZPrec$ (Previous solution root's vector)}
+
+\BlankLine
+\item Initialization of the P\;
+\item Initialization of the Pu\;
+\item Initialization of the solution vector $Z^{0}$\;
+\item Allocate and copy initial data from CPU memories to the GPU global memories\;
+\item $index= Size/num_gpus$\;
+\item k=0\;
+\While {$error > \epsilon$}{
+\item Let $\Delta z=0$\;
+\item $ kernel\_save(ZPrec,Z)$\;
+\item  k=k+1\;
+\item $ kernel\_update(Z,P,Pu,index)$\;
+\item $kernel\_testConverge(\Delta z,Z,ZPrec)$\;
+\item Copy results from GPU memories to CPU memories\;
+\item Send $Z[id]$ to all neighboring processes\;
+\item Receive $Z[j]$ from neighboring process j\;
+\item ComputeMaxError($\Delta z$,error)\;
+
+}
+\end{algorithm}
+\end{enumerate}
+~\\ 
 
 \section{experiments}
 
 
 \section{experiments}