fdvmLDe (1158336), страница 13

Файл №1158336 fdvmLDe (Раздаточные материалы) 13 страницаfdvmLDe (1158336) страница 132019-09-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

A x = b

where A - matrix of coefficients,

b - vector of free members,

x - vector of unknowns.

The following basic methods are used for solving this system.

Direct methods. The well-known Gaussian Elimination method is the most commonly used algorithm of this class. The main idea of this algorithm is to reduce the matrix A to upper triangular form and then to use backward substitution to diagonalize the matrix.

Explicit iteration methods. Jacobi Relaxation is the most known algorithm of this class. The algorithm perform the following computation iteratively

xi,jnew = (xi-1,jold + xi,j-1old + xi+1,jold + xi,j+1old ) / 4

Implicit iteration methods. Successive Over Relaxation (SOR) refers to this class. The algorithm performs the following calculation iteratively

xi,jnew = ( w / 4 ) * (xi-1,jnew + xi,j-1new + xi+1,jold + xi,j+1old ) + (1-w) * xi,jold

By using «red-black» coloring of variables each step of SOR consists of two half Jacobi steps. One processes «red»variables and the other processes «black» variables. Coloring of variables allows to overlap calculation and communication.

Example 1. Gauss elimination algorithm

PROGRAM GAUSS

C Solving linear equation system Ax = b

PARAMETER ( N = 100 )

REAL A( N, N+1 ), X( N )

C A : Coefficient matrix with dimension (N,N+1)

C Right hand side vector of linear equations is stored

C into last column (N+1)-th, of matrix A

C X : Unknown vector

C N : Number of linear equations

*DVM$ DISTRIBUTE A (BLOCK,*)

*DVM$ ALIGN X(I) WITH A(I,N+1)

C

C Initialization

C

*DVM$ PARALLEL ( I ) ON A(I,*)

DO 100 I = 1, N

DO 100 J = 1, N+1

IF (( I .EQ. J ) THEN

A(I,J) = 2.0

ELSE

IF ( J .EQ. N+1) THEN

A(I,J) = 0.0

ENDIF

ENDIF

100 CONTINUE

C

C Elimination

C

DO 1 I = 1, N

C the I-th row of array A will be buffered before

C execution of I-th iteration, and references A(I,K), A(I,I)

C will be replaced with corresponding reference to buffer

*DVM$ PARALLEL ( J ) ON A(J,*), REMOTE_ACCESS ( A(I,:) )

DO 5 J = I+1, N

DO 5 K = I+1, N+1

A(J,K) = A(J,K) - A(J,I) * A(I,K) / A(I,I)

5 CONTINUE

1 CONTINUE

C First calculate X(N)

X(N) = A(N,N+1) / A(N,N)

C

C Solve X(N-1), X(N-2), ...,X(1) by backward substitution

C

DO 6 J = N-1, 1, -1

C the (J+1)-th elements of array X will be buffered before

C execution of J-th iteration, and reference X(J+1)

C will be replaced with reference to temporal variable

*DVM$ PARALLEL ( I ) ON A(I,*), REMOTE_ACCESS ( X(J+1) )

DO 7 I = 1, J

A(I,N+1) = A(I,N+1) - A(I,J+1) * X(J+1)

7 CONTINUE

X(J) = A(J,N+1) / A(J,J)

6 CONTINUE

PRINT *, X

END

Example 2. Jacobi algorithm

PROGRAM JACOB

PARAMETER (K=8, ITMAX=20)

REAL A(K,K), B(K,K), EPS, MAXEPS

CDVM$ DISTRIBUTE A (BLOCK, BLOCK)

CDVM$ ALIGN B(I,J) WITH A(I,J)

C arrays A and B with block distribution

PRINT *, '********** TEST_JACOBI **********'

MAXEPS = 0.5E - 7

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A(I,J)

C nest of two parallel loops, iteration (i,j) will be executed on

C processor, which is owner of element A(i,j)

DO 1 J = 1, K

DO 1 I = 1, K

A(I,J) = 0.

IF(I.EQ.1 .OR. J.EQ.1 .OR. I.EQ.K .OR. J.EQ.K) THEN

B(I,J) = 0.

ELSE

B(I,J) = 1. + I + J

ENDIF

1 CONTINUE

DO 2 IT = 1, ITMAX

EPS = 0.

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A(I,J), REDUCTION ( MAX( EPS ))

C variable EPS is used for calculation of maximum value

DO 21 J = 2, K-1

DO 21 I = 2, K-1

EPS = MAX ( EPS, ABS( B(I,J) - A(I,J)))

A(I,J) = B(I,J)

21 CONTINUE

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON B(I,J), SHADOW_RENEW (A)

C copying shadow elements of array A from

C neighboring processors before loop execution

DO 22 J = 2, K-1

DO 22 I = 2, K-1

B(I,J) = (A(I-1,J) + A(I,J-1) + A(I+1,J) + A(I,J+1)) / 4

22 CONTINUE

PRINT *, 'IT = ', IT, ' EPS = ', EPS

IF ( EPS . LT . MAXEPS ) GO TO 3

2 CONTINUE

3 OPEN (3, FILE='JACOBI.DAT', FORM='FORMATTED')

WRITE (3,*) B

CLOSE (3)

END

Example 3. Jacobi algorithm (asynchronous version)

PROGRAM JACOB1

PARAMETER (K=8, ITMAX=20)

REAL A(K,K), B(K,K), EPS, MAXEPS

CDVM$ DISTRIBUTE A (BLOCK, BLOCK)

CDVM$ ALIGN B(I,J) WITH A(I,J)

C arrays A and B with block distribution

CDVM$ REDUCTION_GROUP REPS

PRINT *, '********** TEST_JACOBI_ASYNCHR **********'

CDVM$ SHADOW_GROUP SA (A)

C creation of shadow edge group

MAXEPS = 0.5E - 7

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A(I,J)

C nest of two parallel loops, iteration (i,j) will be executed on

C processor, which is owner of element A(i,j)

DO 1 J = 1, K

DO 1 I = 1, K

A(I,J) = 0.

IF(I.EQ.1 .OR. J.EQ.1 .OR. I.EQ.K .OR. J.EQ.K) THEN

B(I,J) = 0.

ELSE

B(I,J) = 1. + I + J

ENDIF

1 CONTINUE

DO 2 IT = 1, ITMAX

EPS = 0.

C group of reduction operations is created

C and initial values of reduction variables are stored

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A(I,J), SHADOW_START SA,

CDVM$* REDUCTION_GROUP ( REPS : MAX( EPS ))

C the loops iteration order is changed:

C at first boundary elements of A are calculated and sent,

C then internal elements of array A are calculated

DO 21 J = 2, K-1

DO 21 I = 2, K-1

EPS = MAX ( EPS, ABS( B(I,J) - A(I,J)))

A(I,J) = B(I,J)

21 CONTINUE

CDVM$ REDUCTION_START REPS

C start of reduction operation to accumulate the partial results

C calculated in copies of variable EPS on every processor

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON B(I,J), SHADOW_WAIT SA

C the loops iteration order is changed:

C at first internal elements of B are calculated,

C then shadow edge elements of array A from neighboring processors

C are received, then boundary elements of array B are calculated

DO 22 J = 2, K-1

DO 22 I = 2, K-1

B(I,J) = (A(I-1,J) + A(I,J-1) + A(I+1,J) + A(I,J+1)) / 4

22 CONTINUE

CDVM$ REDUCTION_WAIT REPS

C waiting completion of reduction operation

PRINT *, 'IT = ', IT, ' EPS = ', EPS

IF ( EPS . LT . MAXEPS ) GO TO 3

2 CONTINUE

3 OPEN (3, FILE='JACOBI.DAT', FORM='FORMATTED')

WRITE (3,*) B

CLOSE (3)

END

Example 4. Successive over-relaxation

PROGRAM SOR

PARAMETER ( N = 100 )

REAL A( N, N ), EPS, MAXEPS, W

INTEGER ITMAX

*DVM$ DISTRIBUTE A (BLOCK,BLOCK)

ITMAX = 20

MAXEPS = 0.5E - 5

W = 0.5

*DVM$ PARALLEL (I,J) ON A(I,J)

DO 1 I = 1, N

DO 1 J = 1, N

IF ( I .EQ.J) THEN

A(I,J) = N + 2

ELSE

A(I,J) = -1.0

ENDIF

1 CONTINUE

DO 2 IT = 1, ITMAX

EPS = 0.

*DVM$ PARALLEL (I,J) ON A(I,J), NEW (S),

*DVM$* REDUCTION ( MAX( EPS )), ACROSS (A(1:1,1:1))

C S variable – private variable

C (its usage is localized in the range of one iteration)

C EPS variable is used for maximum calculation

DO 21 I = 2, N-1

DO 21 J = 2, N-1

S = A(I,J)

A(I,J) = (W / 4) * (A(I-1,J) + A(I+1,J) + A(I,J-1) +

* A(I,J+1)) + ( 1-W ) * A(I,J)

EPS = MAX ( EPS, ABS( S - A(I,J)))

21 CONTINUE

PRINT *, 'IT = ', IT, ' EPS = ', EPS

IF (EPS .LT. MAXEPS ) GO TO 4

2 CONTINUE

4 PRINT *, A

END

Example 5. Red-black successive over-relaxation

PROGRAM REDBLACK

PARAMETER ( N = 100 )

REAL A( N, N ), EPS, MAXEPS, W

INTEGER ITMAX

*DVM$ DISTRIBUTE A (BLOCK,BLOCK)

ITMAX = 20

MAXEPS = 0.5E - 5

W = 0.5

*DVM$ PARALLEL (I,J) ON A(I,J)

DO 1 I = 1, N

DO 1 J = 1, N

IF ( I .EQ.J) THEN

A(I,J) = N + 2

ELSE

A(I,J) = -1.0

ENDIF

1 CONTINUE

DO 2 IT = 1, ITMAX

EPS = 0.

C loop for red and black variables

DO 3 IRB = 1,2

*DVM$ PARALLEL (I,J) ON A(I,J), NEW (S),

*DVM$* REDUCTION ( MAX( EPS )), SHADOW_RENEW (A)

C variable S - private variable in loop iterations

C variable EPS is used for calculation of maximum value

C Exception : iteration space is not rectangular

DO 21 I = 2, N-1

DO 21 J = 2 + MOD( I+ IRB, 2 ), N-1, 2

S = A(I,J)

A(I,J) = (W / 4) * (A(I-1,J) + A(I+1,J) + A(I,J-1) +

* A(I,J+1)) + ( 1-W ) * A(I,J)

EPS = MAX ( EPS, ABS( S - A(I,J)))

21 CONTINUE

3 CONTINUE

PRINT *, 'IT = ', IT, ' EPS = ', EPS

IF (EPS .LT. MAXEPS ) GO TO 4

2 CONTINUE

4 PRINT *, A

END

Example 6. Static tasks (parallel sections)

PROGRAM TASKS

C rectangular grid is subdivided on two blocks

C

C

K

C

N1

A1, B1

C

N2

A2, B2

C

PARAMETER (K=100, N1 = 50, ITMAX=10, N2 = K – N1 )

CDVM$ PROCESSORS P(NUMBER_OF_PROCESSORS( ))

REAL A1(N1+1,K), A2(N2+1,K), B1(N1+1,K), B2(N2+1,K)

INTEGER LP(2), HP(2)

CDVM$ TASK MB( 2 )

CDVM$ ALIGN B1(I,J) WITH A1(I,J)

CDVM$ ALIGN B2(I,J) WITH A2(I,J)

CDVM$ DISTRIBUTE :: A1, A2

CDVM$ REMOTE_GROUP BOUND

CALL DPT(LP, HP, 2)

C Task (block) distribution over processors

C Array distribution over tasks

CDVM$ MAP MB( 1 ) ONTO P( LP(1) : HP(1) )

CDVM$ REDISTRIBUTE A1( *, BLOCK ) ONTO MB( 1 )

CDVM$ MAP MB( 2 ) ONTO P( LP(2) : HP(2) )

CDVM$ REDISTRIBUTE A2(*,BLOCK) ONTO MB( 2 )

C Initialization

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A1(I,J)

DO 10 J = 1, K

DO 10 I = 1, N1

IF(I.EQ.1 .OR. J.EQ.1 .OR. J.EQ.K) THEN

A1(I,J) = 0.

B1(I,J) = 0.

ELSE

B1(I,J) = 1. + I + J

A1(I,J) = B1(I, J)

ENDIF

10 CONTINUE

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A2(I,J)

DO 20 J = 1, K

DO 20 I = 2, N2+1

IF(I.EQ.N2+1 .OR. J.EQ.1 .OR. J.EQ.K) THEN

A2(I,J) = 0.

B2(I,J) = 0.

ELSE

B2(I,J) = 1. + ( I + N1 – 1 ) + J

A2(I,J) = B2(I,J)

ENDIF

20 CONTINUE

DO 2 IT = 1, ITMAX

CDVM$ PREFETCH BOUND

C exchange of edges

CDVM$ PARALLEL ( J ) ON A1(N1+1, J),

CDVM$* REMOTE_ACCESS (BOUND : B2(2,J) )

DO 30 J = 1, K

30 A1(N1+1, J) = B2(2, J)

CDVM$ PARALLEL ( J ) ON A2(1,J),

CDVM$* REMOTE_ACCESS (BOUND : B1(N1,J) )

DO 40 J = 1, K

40 A2(1,J) = B1(N1,J)

CDVM$ TASK_REGION MB

CDVM$ ON MB( 1 )

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON B1(I,J),

CDVM$* SHADOW_RENEW ( A1 )

DO 50 J = 2, K-1

DO 50 I = 2, N1

50 B1(I,J) = (A1(I-1,J) + A1(I,J-1) + A1(I+1,J) + A1(I,J+1)) / 4

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A1(I,J)

DO 60 J = 2, K-1

DO 60 I = 2, N1

60 A1(I,J) = B1(I,J)

CDVM$ END ON

CDVM$ ON MB( 2 )

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON B2(I,J),

CDVM$* SHADOW_RENEW ( A2 )

DO 70 J = 2, K-1

DO 70 I = 2, N2

70 B2(I,J) = (A2(I-1,J) + A2(I,J-1) + A2(I+1,J) + A2(I,J+1)) / 4

CDVM$ PARALLEL (J,I) ON A2(I,J)

DO 80 J = 2, K-1

DO 80 I = 2, N2

80 A2(I,J) = B2(I,J)

Характеристики

Список файлов учебной работы

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6510
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее