Yoğun İşlem Yüküne Sahip Matris Çarpımı Hesaplama Sürelerinin Önbellek Kullanım Optimizasyonu ve Paralel Programlama Teknikleri Kullanılarak İyileştirilmesi

Authors : Mustafa Furkan KESKENLER, Eyüp Fahri KESKENLER

Pages : 545-551

View : 21 | Download : 11

Publication Date : 2018-12-24

Article Type : Research Paper

Abstract :Başta görüntü işleme/iyileştirme ve robotik olmak üzere, ekonometri, inşaat mühendisliği, kuantum fiziği gibi birçok alanda hesaplama işlemlerinde yaygın olarak kullanılan matris işlemleri üzerine cache bellek kullanım optimizasyonu yapılarak hesaplama sürelerinin değişimi incelenmiştir. Çalışmada, bilinen matris çarpma işlemi yerine kullanılan farklı algoritmalarla zamanda ve mekanda yerellik prensiplerinden yararlanılarak hesaplama performansı 14 kat daha hızlı hale getirilmiştir. Bilgisayar performansında çok önemli yeri olan ön belleğin etkisinin önemi saptanmaya çalışılmıştır. Ön bellek kullanım optimizasyon yöntemleri ile önemli ölçüde işlem süreleri kısaltılmış ayrıca ön bellek ve diğer işlem birimlerinin daha fazla kullanılmasının önüne geçilerek sistemin ömrünün uzatılması hedeflenmiştir. Cache optimizasyonunun ardından paralel programlama teknikleri kullanılarak yoğun matris işlemlerinin hesaplama sürelerinin kısaltılması amaçlanmıştır. Böylece hem ön bellek daha etkin kullanıldı hem de uygun veri paralelliği kullanılarak mümkün olabilecek en verimli hesaplama işlemlerinin gerçekleştirilmesi sağlanmaya çalışıldı. Cache optimizasyonu ardından yapılan 5 bilgisayarlı paralel programlama tekniği sayesinde hesaplama işlemi genel olarak kullanılan tekniğe göre yaklaşık 59 kat daha hızlı hale getirildi. Paralel programlama ile yapılan hesaplama işlemlerinde farklı sayıda bilgisayarlara göre Speedup değerleri hesaplandı. Ayrıca matris işlemleri için bilgisayarla yapılan hızlı hesaplama yöntemlerinin yanında hesaplama işlemlerine negatif etki gösteren algoritmalar üzerinde de durulmuştur.
Keywords : Matris çarpımı, MPI, Optimizasyon, Önbellek optimizasyonu, Paralel programlama