A fast parallel algorithm for special linear systems of equations using processor arrays with reconfigurable bus systems

A parallel algorithm using Processor Arrays with Reconfigurable Bus Systems has been designed to solve dense Symmetric Positive Definite (SPD) systems of equations Ax = b. The key content of this report is the parallelisation of the algorithm by Delosme & Ipson [8]. In order to design a parallel algorithm for PARBS, many procedures involved in [8] are handled in a slightly different way. The parallel time and processor’s complexity of each step of the algorithm is calculated. The parallel time complexity is O(n) using 2n × 2n × 5n number of Processing Elements

Distributed-Memory Breadth-First Search on Massive Graphs

This chapter studies the problem of traversing large graphs using the breadth-first search order on distributed-memory supercomputers. We consider both the traditional level-synchronous top-down algorithm as well as the recently discovered direction optimizing algorithm. We analyze the performance and scalability trade-offs in using different local data structures such as CSR and DCSC, enabling in-node multithreading, and graph decompositions such as 1D and 2D decomposition.Comment: arXiv admin note: text overlap with arXiv:1104.451

Unstructured grids on SIMD torus machines

Unstructured grids lead to unstructured communication on distributed memory parallel computers, a problem that has been considered difficult. Here, we consider adaptive, offline communication routing for a SIMD processor grid. Our approach is empirical. We use large data sets drawn from supercomputing applications instead of an analytic model of communication load. The chief contribution of this paper is an experimental demonstration of the effectiveness of certain routing heuristics. Our routing algorithm is adaptive, nonminimal, and is generally designed to exploit locality. We have a parallel implementation of the router, and we report on its performance

Automated Hardware Prototyping for 3D Network on Chips

Vor mehr als 50 Jahren stellte Intel® Mitbegründer Gordon Moore eine Prognose zum Entwicklungsprozess der Transistortechnologie auf. Er prognostizierte, dass sich die Zahl der Transistoren in integrierten Schaltungen alle zwei Jahre verdoppeln wird. Seine Aussage ist immer noch gültig, aber ein Ende von Moores Gesetz ist in Sicht. Mit dem Ende von Moore’s Gesetz müssen neue Aspekte untersucht werden, um weiterhin die Leistung von integrierten Schaltungen zu steigern. Zwei mögliche Ansätze für "More than Moore” sind 3D-Integrationsverfahren und heterogene Systeme. Gleichzeitig entwickelt sich ein Trend hin zu Multi-Core Prozessoren, basierend auf Networks on chips (NoCs). Neben dem Ende des Mooreschen Gesetzes ergeben sich bei immer kleiner werdenden Technologiegrößen, vor allem jenseits der 60 nm, neue Herausforderungen. Eine Schwierigkeit ist die Wärmeableitung in großskalierten integrierten Schaltkreisen und die daraus resultierende Überhitzung des Chips. Um diesem Problem in modernen Multi-Core Architekturen zu begegnen, muss auch die Verlustleistung der Netzwerkressourcen stark reduziert werden. Diese Arbeit umfasst eine durch Hardware gesteuerte Kombination aus Frequenzskalierung und Power Gating für 3D On-Chip Netzwerke, einschließlich eines FPGA Prototypen. Dafür wurde ein Takt-synchrones 2D Netzwerk auf ein dreidimensionales asynchrones Netzwerk mit mehreren Frequenzbereichen erweitert. Zusätzlich wurde ein skalierbares Online-Power-Management System mit geringem Ressourcenaufwand entwickelt. Die Verifikation neuer Hardwarekomponenten ist einer der zeitaufwendigsten Schritte im Entwicklungsprozess hochintegrierter digitaler Schaltkreise. Um diese Aufgabe zu beschleunigen und um eine parallele Softwareentwicklung zu ermöglichen, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein automatisiertes und benutzerfreundliches Tool für den Entwurf neuer Hardware Projekte entwickelt. Eine grafische Benutzeroberfläche zum Erstellen des gesamten Designablaufs, vom Erstellen der Architektur, Parameter Deklaration, Simulation, Synthese und Test ist Teil dieses Werkzeugs. Zudem stellt die Größe der Architektur für die Erstellung eines Prototypen eine besondere Herausforderung dar. Frühere Arbeiten haben es versäumt, eine schnelles und unkompliziertes Prototyping, insbesondere von Architekturen mit mehr als 50 Prozessorkernen, zu realisieren. Diese Arbeit umfasst eine Design Space Exploration und FPGA-basierte Prototypen von verschiedenen 3D-NoC Implementierungen mit mehr als 80 Prozessoren