Accelerating stencil computation in multi-core architecture

Abstract

Şablon hesaplamaları doğrusal denklem sistemlerinde, kısmi diferansiyel denklemlerin sayısal çözümlerinde, moleküler dinamikte ve daha başka pek çok bilimsel problemde yaygın olarak karşımıza çıkarlar. Büyük yapılar için uzun hesaplama süreleri önemli bir problemdir. Bu tür parallel hesaplamalar için giderek artan sayıda çekirdek kullanılmaktadır ancak hala hızlanmalar yeterince tatmin edici değildir.Bu tezin ana amacı döngü yapılarını iyileştirerek işlemci belleğinin tekrar kullanımını arttırmak ve sistem belleğine erişim sayısını en aza indirmektir. En iyi işlem zamanını elde etmek amacıyla birden fazla algoritma ve onların iyileştirilmiş halleri sunulmuş ve test edilmiştir.

Stencil computations are common in linear systems of equations, numerical solutions of partial differential equations, molecular dynamics and many other scientific problems. For large structures, long computation times are an important problem. Increasingly higher number of cores are used in parallel for such computations, but still, the speedups are not sufficiently satisfactory. The main aim of this thesis is increasing the cache reuse and minimizing number of memory accesses by optimizing loop structures. We present and test several algorithms and improvements on them to get an optimal runtime.