adolfoweloy / cuda_reduce

Projeto com exemplo de redução de matrizes em GPU utilizando CUDA

Estrutura do projeto e como utilizar

Estrutura do projeto

O projeto reduce, possui um arquivo de cabeçalho com algumas definições comuns (common.h) e também possui uma implementação de redução utilizando paralelismo em GPU e algoritmo sequencial em CPU. Os respectivos arquivos são reduce.cu e reduce_seq.cu.

Para exemplo, foi criado um arquivo com dados de entrada chamado input.dat que contém 4 matrizes para redução.

Um detalhe importante (e também uma limitação), é que esse projeto funciona apenas com um número par de matrizes, devido à estratégia utilizada para redução na GPU.

Dependências

O diagrama a seguir, apresenta as dependências entre os principais arquivos do projeto:

       main.c --> reduce.h
        | |
        | +-----> reduce_seq.h
        |
        v
      common.h

O código criado para teste de unidade possui uma relação de dependências semelhante.

Como utilizar

Ao executar o comando make dentro do diretório do projeto, alguns arquivos binários serão criados dentro do sub-diretório bin, que por sua vez irá conter os seguintes arquivos:

• main: arquivo principal a ser usado para o cálculo de matrizes
• bench: executa um benchmark comparando as implementações disponíveis
• bench_sparse: executa um benchmark utilizando matriz esparsa gerada randomicamente
• genmatrix: usado para gerar matrizes densas com valores randômicos
• matrix_test: usado para executar testes de unidade

Executando o programa principal (main)

Antes de executar o programa, rode o seguinte comando para que a compilação do projeto seja executada (o arquivo final gerado após a compilação será executado uma vez utilizando o arquivo de entrada de exemplo).

Ao tentar executar o programa main sem nenhum parâmetro, a seguinte saída será apresentada: Usage: reduce <input_file>

Portanto, deve ser informado um arquivo (para testes simples, utilizar o arquivo input.dat).

Testes de unidade

Para executar os testes de unidade, basta executar o seguinte comando: make test

Dificuldades encontradas

Algumas dificuldades foram encontradas durante a criação do projeto conforme mostrado a seguir:

• Utilização dinâmica de memória compartilhada entre as threads que executam na GPU;
• Realização da cópia de matriz de 2 dimensões para a GPU;
• Recuperação dos dados dentro do Kernel.

Limitações

• limitado a processar apenas 1024 matrizes;
• definição de poucas threads por bloco, não aproveitando a capacidade de paralelismo da GPU.