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Visualização do Trabalho Acadêmico
Repositório Institucional - UECE
Título:
Estratégias paralelas inteligentes para o método Branch-And-Bound aplicadas ao problema do caixeiro viajante assimétrico

Autor(es):
Pessoa, Tiago Carneiro

Palavras Chaves:
Não informado

Ano de Publicação:
2012

Resumo:
É chamada computação heterogênea a utilização de diversas arquiteturas computacionais para processar diferentes regiões de um mesmo código, a fim de maximizar a performance do mesmo. A computação heterogênea está intimamente ligada à computação de alto desempenho,
e o seu surgimento deu-se em um momento onde os computadores paralelos, que possuíam apenas um tipo de execução, não estavam mais suprindo as necessidades computacionais de aplicações cada vez mais heterogêneas e computacionalmente intensivas. O emprego de unidades
de processamento gráfico para cálculos de propósito geral, a fim de acelerar rotinas computacionalmente intensivas, tem sido a arquitetura heterogênea que mais vem se destacando no área da computação de alto desempenho. Este trabalho apresenta uma nova abordagem GPGPU
para algoritmos DFS-B&B, independente de problema, que envolve conceitos tão elementares, tal que qualquer algoritmo B&B baseado na estratégia de busca em profundidade pode ser facilmente adaptado para ser processado por unidades de processamento gráfico. A estratégia
massivamente paralela consiste em, inicialmente, realizar B&B sequencialmente até determinada profundidade no espaço de soluções, e salvar essa trajetória como nós em um conjunto ativo. Cada nó desse conjunto ativo será uma thread processada pela unidade de processamento
gráfico, na forma de DFS-B&B concorrentes. Duas implementações do esquema proposto, para a resolução exata do PCVA, foram concebidas: um DFS-B&B massivamente paralelo e uma versão massivamente paralela do Método Jurema, batizada de Juremal. Comparamos as
implementações massivamente paralelas com versões seriais e multicore do Jurema e da DFS, em dois cenários: enumeração explícita e implícita (B&B). Os resultados evidenciaram a superioridade dos algoritmos massivamente paralelos, principalmente na enumeração explícita. Na
enumeração implícita os algoritmos massivamente paralelos saíram-se largamente superiores em instâncias onde o limite inferior inicial obtido é distante do ótimo. Também foi evidenciado nos testes que o método Jurema mantém sua superioridade, em relação ao DFS, em ambientes
massivamente paralelos. Mas, diferentemente do método Jurema serial, o Juremal saiu-se, apenas, ligeiramente superior ao DFS-B&B massivamente paralelo. Palavras-chave: Branch-and-bound. GPGPU. caixeiro viajante assimétrico. CUDA.

Abstract:
To the use of different architectures to process distinct portions of the same code, in order to maximize the performance, it is given the name Heterogeneous Computing. The Heterogeneous Computing is closely related to the high performance computing, and raised in a moment when the parallel computers, in that time with homogeneous execution, could no longer provide the needs of complex emergent parallel applications. The use of graphics processing unities (GPU) to process general-purpose applications, in order to accelerate computationally intensive routines (GPGPU), has been the most highlighted heterogeneous architecture. This work presents a new parallel procedure designed to process combinatorial branch-and-bound (B&B) algorithms by using GPU. The schema involves so elementary concepts such that any combinatorial B&B algorithm based on depth-first search (DFS) could be easily adapted, taking advantage of the high GPU’s throughput. Our strategy is to perform B&B sequentially
till a specific depth, saving the current path in B&B tree as a node into the Active Set, and then force the backtracking. Each node into the Active Set is a DFS-B&B root that will be concurrently processed by the GPU. Two implementations were conceived: a loyal DFS-B&B implementation of the proposed schema, and a massively parallel version of Jurema method. We compare our results with multicore and serial versions of the same searches, using explicit enumeration (all possible solutions) and implicit enumeration (branch-and-bound search), for some asymmetrical traveling salesman problem’s instances. Our computational results indicate the superiority of our GPU computing based method mainly for the B&B’s worst case. The results also show that Jurema method, in massively parallel environments, is slightly superior than DFS. Keywords: Branch-and-bound. GPGPU. ATSP. CUDA.

Tipo do Trabalho:
Dissertação

Referência:
Pessoa, Tiago Carneiro. Estratégias paralelas inteligentes para o método Branch-And-Bound aplicadas ao problema do caixeiro viajante assimétrico. 2012. 104 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico ou Profissional em 2012) - Universidade Estadual do Ceará, , 2012. Disponível em: Acesso em: 2 de maio de 2024

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