Исследование библиотек MKL и IPP

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Учебно-исследовательская лаборатория «Информационные технологии»

При поддержке корпорации Интел

Нижний Новгород2004

Исследование библиотекMKL и IPP

ВМК ННГУ март 2004

Исследование библиотек MKL и IPP ITLab Intel

2

Содержание

1. Введение 2. Библиотеки IPP и MKL 3. Сравнение MKL со стандартными

библиотеками4. Проект IPP «Оптимальный путь»5. Проект IPP «Распространение

волн»



3

Введение

Целью проекта является наглядная иллюстрация работы библиотек IPP и MKL

В связи с этим был обозначен ряд математических задач, программная реализация которых способствует решению данной проблемы

Библиотека IPPОбзор



5

Библиотека IPP – это…

Широкие возможности Мощный инструмент Удобство использования



6

Image processing

В этом домене собраны инструменты по работе с изображениями и их частями, например зеркальное отображение, поворот области и т.д.

Основное применение в проекте «Оптимальный путь»



7

Small Matrices

Данный домен был применен в связи с потребностью в использовании и обработки 3D графики

Основное применение в проекте «Оптимальный путь»



8

Signal processing

Этот домен предоставляет возможности по обработке сигналов, таких как алгебраические операции над векторами, функции обрезания векторов и т. д.

Основное применение в проекте«Распространение волн»

Библиотека MKLОбзор



10

Библиотека MKL Роль

Набор функций для решений сложных математических задач

Структура BLAS FFT DFT LAPACK ScaLAPACK SparseSolver VML VSL

Сравнение MKL со стандартными библиотеками

Гришин АлександрИонов Андрей Никонов Сергей



12

Постановка задачи Сравнить MKL с SCSL, ATLAS, HP MLIB на

примере следующих задач: умножение матриц решение симметричных систем

линейных уравнений методом Холецкого

решение общей проблемы собственных чисел

Визуализировать генерируемые матрицы



13

Метод решения Создать класс реализующий решение выше

обозначенных задач Добавить в класс функции,

предназначенные для визуализации матриц Произвести различные эксперименты для

сравнения быстродействия и точности решения задач

Подготовить демонстрацию полученного материала



14

Место MKL в проекте

Набор функций из BLAS и LAPACK пакетов MKL

MKL оптимизирована для работы на процессорах IntelБыстродействиеТочность



15

Результаты первого этапа Знакомство с IPP и MKL Написаны классы, реализующие решения

поставленных задач Написано приложение, которое

отображает вид матриц больших размеров Получены сравнительные характеристики

MKL и ATLAS (Win XP) Получены сравнительные характеристики

MKL и NL(ННГУ) (Win XP)



16

Примеры генерируемых и отображаемых матриц

Положительно– определённая

симметричная с диагональным

превосходством

Положительно– определённая блочно-

диагональная, симметричная с диагональным

превосходством



17

Блочные матрицы



18

Разреженные матрицы с вероятностными распределениями

Разброс вокруг диагонали

Разброс вокруг центра



19

Перемножение матриц

A * B = C



20


A * B = C



21


A * B = C



22


A * B = C



23


A * B = C



24

Метод Холецкого

dpotrf

вектор Xdpotrs



25

Метод Холецкого

dpotrf

вектор Xdpotrs



26

Сравнение MKL и NL(ННГУ) (Pentium Celeron 2.4 Ghz)

0102030405060708090

100

200 300 400 500 700 900 1000 1500 2000 2500 3000 3500

dimension

Method of Cholesky

NLMKL



27

Сравнение MKL и ATLAS (Pentium IV 2.4 Ghz )

0

2

4

6

8

10

12

14

200 400 700 1000 2000 3000 4000 5000

dimension

Method of Cholesky

MKLATLAS



28

Сравнение MKL и ATLAS (Pentium IV 2.4 Ghz )

0

10

20

30

40

50

60

70

200 300 400 500 700 900 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

dimension

Matrixes multiplication

MKL

ATLAS



29

Сравнение MKL и ATLAS (Pentium Celeron 2.4 Ghz)

0

5

10

15

20

25

200 300 400 500 700 900 1000 1500 2000 2500 3000 3500

dimension

Method of Cholesky

MKLATLAS



30

Трудности

Подключение библиотек, предложенных для сравнения с MKL

Проект IPP Оптимальный путь

Бурков ЕвгенийМатросова Екатерина

Дурнов Павел



32

Постановка задачи Задан рельеф местности и два пункта.

Требуется построить между пунктами дорогу, оптимальную по определенному критерию.

Оптимальность дороги подразумевает: минимизацию затрат на постройку, максимизацию удобства эксплуатации.



33

Представление поверхностиРадиальные функции

n

iii rFH

1

)(

Формула расчета поверхности



34

Место IPP в проекте

Image Processing Расчет двумерной поверхности

Small MatricesРасчет трехмерной поверхности

Полученные результаты



36

Планы

В дальнейшем планируется приступить к непосредственному построению оптимального пути по просчитанной поверхности.

Проект IPP Распространение волн

Бадер АлексейВершинина ЕленаЗебрин Дмитрий

Стариков Василий



38

Постановка задачи

Реализация алгоритмов вычисления распространяющейся волны с помощью функций библиотеки IPP

Графическая визуализация распространения сферических и плоских волн



39

Место IPP в проекте

Image Processing Алгоритмы вычисления:

сферических и плоских волнсуммы нескольких волн

Обработка результатов



40

Полученные результаты Два метода вычисления волны:

с непосредственным пересчетом изображения перед каждым выводом

с предварительным вычислением волны в течение периода и дальнейшим циклическим отображением



41

Полученные результаты Возможности приложения:

задание источников в режиме диалога

работа с анимациейсохранение параметров в виде

текстового файлазагрузка параметров из текстового

файла

Documents

Исследование библиотек MKL и IPP