Ανάπτυξη παράλληλων αλγορίθμων στο λογισμικό MATLAB (MATLAB Parallel Computing Toolbox)

Abstract

Ο κατανεμημένος ή παράλληλος υπολογισμός μιας εφαρμογής προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα και η συνεταιριστική και ταυτόχρονη επεξεργασία δεδομένων από περισσότερους από ένα επεξεργαστές αποσκοπεί στη γρήγορη επίλυση σύνθετων υπολογιστικών προβλημάτων. Σε αυτή την Πτυχιακή Εργασία, πραγματοποιήθηκε μία προσπάθεια να αναλυθούν τα εργαλεία που διαθέτει το πρόγραμμα MATLAB για ανάπτυξη προγραμμάτων τα οποία υπολογίζονται με κατανεμημένη και παράλληλη επεξεργασία. Πιο συγκεκριμένα στο MATLAB στην εργασία αυτή επικεντρωθήκαμε στην εργαλειοθήκη Parallel Computing ToolBox, η οποία διαθέτει συναρτήσεις για τη δημιουργία και εκτέλεση κατανεμημένων και παράλληλων εργασιών. Περιληπτικά, πρέπει να αναφερθεί ότι μία κατανεμημένη εργασία διαχωρίζεται σε διεργασίες, οι οποίες στέλνονται μέσω ενός δρομολογητή ή ενός διαχειριστή εργασιών στους εργάτες. Ενώ, μία παράλληλη εργασία στο MATLAB αποτελείται μόνο από μία διεργασία, η οποία περιέχει τις κατάλληλες εντολές για να κατανέμει την εργασία στα εργαστήρια, όπου και θα εκτελεστεί παράλληλα. Κατά τη συγγραφή της εργασίας αυτής πειραματιστήκαμε και αναπτύξαμε ένα πλήθος τυπικών εφαρμογών, οι οποίες αποτελούν παραδείγματα κατανεμημένων και παράλληλων εργασιών. Οι εφαρμογές αυτές οδήγησαν στην επιβεβαίωση του γεγονότος ότι η κατανεμημένη και η παράλληλη επεξεργασία δεδομένων μπορεί να μας δώσει καλύτερα αποτελέσματα από ότι η σειριακή επεξεργασία. Αλλά, αποτελούν και μία σημαντική αναφορά, η οποία δίνει τη δυνατότητα στον αναγνώστη να κατανοήσει ευκολότερα την κατανεμημένη και παράλληλη επεξεργασία δεδομένων μέσω του προγράμματος MATLAB. Σκοπός αυτής της εργασίας, αρχικά, είναι να δώσει μια εκτεταμένη και κατατοπιστική περιγραφή των εργαλείων, που διαθέτει το MATLAB, για τη δημιουργία κατανεμημένων και παράλληλων εργασιών. Αλλά και να παρουσιάσει υλοποιημένες τυπικές εφαρμογές, οι οποίες θα συμβάλλουν στην παρουσίαση και στην ευκολότερη κατανόηση της λειτουργίας των εργαλείων αυτών. Τέλος, το κυριότερο συμπέρασμα που προκύπτει από την συγγραφή της εργασίας αυτής, αλλά και από τη δημιουργία και την εκτέλεση των τυπικών προγραμμάτων είναι το γεγονός ότι η κατανεμημένη και η παράλληλη εργασία μπορεί να μας προσφέρει πολύ καλύτερες επιδόσεις από ότι η σειριακή επεξεργασία, εάν και ο τομέας αυτός βρίσκεται σε αρχικό στάδιο, αλλά και σε συνεχή ανάπτυξη.