Paralelização do Algoritmo Floyd-Warshall usando GPU

  • Roussian R. A. Gaioso UFG
  • Walid A. R. Jradi UFG
  • Lauro C. M. de Paula UFG
  • Wanderley de S. Alencar UFG
  • Wellington S. Martins UFG
  • Hugo Alexandre D. do Nascimento UFG
  • Edson N. Cáceres UFMS

Resumo


Este artigo apresenta uma implementação paralela baseada em Graphics Processing Unit (GPU) para o problema da identificação dos caminhos mínimos entre todos os pares de vértices em um grafo. A implementação é baseada no algoritmo Floyd-Warshall e tira o máximo proveito da arquitetura multithreaded das GPUs atuais. Nossa solução reduz a comunicação entre a Central Processing Unit (CPU) e a GPU, melhora a utilização dos Streaming Multiprocessors (SMs) e faz um uso intensivo de acesso aglutinado em memória para otimizar o acesso de dados do grafo. A vantagem da implementação proposta é demonstrada por vários grafos gerados aleatoriamente utilizando a ferramenta GTgraph. Grafos contendo milhares de vértices foram gerados e utilizados nos experimentos. Os resultados mostraram um excelente desempenho em diversos grafos, alcançando ganhos de até 149x, quando comparado com uma implementação sequencial, e superando implementações tradicionais por um fator de quase quatro vezes. Nossos resultados confirmam que implementações baseadas em GPU podem ser viáveis mesmo para algoritmos de grafos cujo acessos à memória e distribuição de trabalho são irregulares e causam dependência de dados.

Palavras-chave: GPU, Caminho mínimo, Floyd-Warshall, Computação paralela

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Publicado
23/10/2013
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GAIOSO, Roussian R. A.; JRADI, Walid A. R.; PAULA, Lauro C. M. de; ALENCAR, Wanderley de S.; MARTINS, Wellington S.; NASCIMENTO, Hugo Alexandre D. do; CÁCERES, Edson N.. Paralelização do Algoritmo Floyd-Warshall usando GPU. In: SIMPÓSIO EM SISTEMAS COMPUTACIONAIS DE ALTO DESEMPENHO (WSCAD), 14. , 2013, Porto de Galinhas - PE. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2013 . p. 19-25. DOI: https://doi.org/10.5753/wscad.2013.16769.