Implementation of a vectorized Quicksort using AVX-512 intrinsics

Jahrzehntelang wurden Verbesserungen der Rechengeschwindigkeit erreicht, indem die Taktfrequenz der CPU erhöht wurde. Im Laufe der letzten Jahre wurde dieser Mechanismus durch physikalische Einflüsse gebremst. Daher müssen moderne Single-Thread-Anwendungen stärker CPU-Funktionen ausnutzen, um von den Fortschritten neuer Prozessorgenerationen zu profitieren. Eine dieser Funktionen ist die Vektorverarbeitung, um mehrere Datenelemente gleichzeitig zu verarbeiten. Diese Arbeit untersucht die Verwendung von AVX-512-Befehlen zur Sortierung von primitiven Typen der Länge 32 bit. Die Nutzung von Vektorinstruktionen für die Sortierung ist eine Herausforderung, da Sortieralgorithmen erst vektorisierungsfreundlich umgestaltet werden müssen. Glücklicherweise hat Mark Blacher einen effizienten vektorisierten Sortieralgorithmus auf Basis von Sortiernetzwerken und einem nichtquadratischen Quicksort entwickelt. In dieser Arbeit wird Blachers AVX2-basierte vektorisierte Implementierung auf den moderneren AVX-512-Befehlssatz portiert. Im Geschwindigkeitsvergleich schlägt Blachers AVX2-Version die in dieser Arbeit entwickelte AVX-512-Implementierung. Diese ist jedoch in der Lage, den bisherigen AVX-512-Sortieralgorithmus von Bramas zu übertreffen

Limiting behaviour of random spatial graphs and asymptotically homogeneous RWRE

We consider several random spatial graphs of the nearest-neighbour type, including the k- nearest neighbours graph, the on-line nearest-neighbour graph, and the minimal directed spanning tree. We study the large sample asymptotic behaviour of the total length of these graphs, with power-weighted edges. We give laws of large numbers and weak convergence results. We evaluate limiting constants explicitly. In Bhatt and Roy's minimal directed spanning tree (MDST) construction on random points in (0,1)(^2)， each point is joined to its nearest neighbour in the south-westerly direction. We show that the limiting total length (with power-weighted egdes) of the edges joined to the origin converges in distribution to a Dickman-type random variable. We also study the length of the longest edge in the MDST. For the total weight of the MDST, we give a weak convergence result. The limiting distribution is given a normal component plus a contribution due to boundary effects, which can be characterized by a fixed point equation. There is a phase transition in the limit law as the weight exponent increases. In the second part of this thesis, we give criteria for ergodicity, transience and null recurrence for the random walk in random environment (RWRE) on z+ = {0,1,2,...}, with reflection at the origin, where the random environment is subject to a vanishing perturbation from the so-called Sinai's regime. Our results complement existing criteria for random walks in random environments and for Markov chains with asymptotically zero drift, and are significantly different to these previously studied cases. Our method is based on a martingale technique 一 the method of Lyapunov functions