Ebook: Optimale systolische Präfixberechnungen: Ein praxisrelevanter Beitrag zum Entwurf effizienter paralleler Algorithmen

Der erfolgreiche Einsatz der elektronischen Datenverarbeitung in fast allen Lebensbereichen beruht u.a. auf der Verwendung von effizienten Algorithmen zur Lösung der jeweils betrachteten Probleme. Einige dieser Probleme treten in besonders großer Häufigkeit (z.B. als Teilprobleme komplexerer Probleme) und mit großen Problemdimensionen auf. Die fundamentale Bedeutung dieser grundlegenden Probleme führt zu einem beständigen Streben nach Verringe­ rung der Rechenzeiten und Erhöhung der behandelbaren Problemgrößen. Den hieraus resultierenden Anforderungen kann man auf zweierlei Weise begegnen. Zum einen wird versucht, durch Fortentwicklung herkömmlicher Technologien die Geschwindigkeit und Kapazität konventioneller sequentieller Ein-Prozessor-Rechensysteme zu steigern. Diesbezüglich hat man in den letz­ ten zwanzig Jahren bedeutende Erfolge erzielt. Mittlerweile sind hier jedoch Grenzen erreicht, die keine weiteren Verbesserungen um Größenordnungen mehr erlauben. Diese Barrieren lassen sich auf dem zweiten Weg überwinden, der Ausnutzung von möglicher paralleler Erledigung von Teilaufgaben und der gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Probleminstanzen. Um zu einer deutli­ chen Leistungssteigerung zu kommen, wird allerdings eine signifikante bzw. sehr große Anzahl von Prozessoren benötigt. Die z.T. stürmische technologi­ sche Entwicklung im mikroelektronischen Bereich hat diesem zweiten Weg zu einer großen Bedeutung verholfen.

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1 Einleitung.- I Zur Modellierung und Bewertung von synchronen Hardware-Algorithmen.- 2 Motivation.- 3 Ein allgemeines Modell.- 4 Realisierungsunabhängige Bewertung.- 5 Eingabedaten-abhängige I/O-Schemata.- 6 Realisierungen.- 7 Realisierungsabhängige Bewertung.- II Untere Schranken.- 8 Präliminarien.- 9 Realisierungsunabhängige untere Schranken.- 10 Allgemeine realisierungsabhängige untere Schranken.- 11 Untere Schranken für zeitoptimale Verfahren.- III Obere Schranken.- 12 Vorbemerkungen.- 13 Präfixberechnung in Linearzeit.- 14 PPCs in konstanter Zeit durch Zeit-/Ortsunbestimmtheit.- 15 Zeitmehrdeutige Hardware-Algorithmen.- 16 Ein zeit-/ortseindeutiger 2D?-Algorithmus für schnelle PPCs.- 17 Ein zeit-/ortseindeutiges 3D?-Verfahren für schnelle PPCs.- 18 Zusammenstellung der oberen Schranken für PPCs.- 19 Schlußbemerkungen und Ausblick.- Notation.- Abbildungsverzeichnis.- Tabellenverzeichnis.- Stichwortverzeichnis.