Лабораторная 5
Вариант 9
Задание
Кратко: реализовать умножение двух больших квадратных матриц.
Подробно: в лабораторной работе требуется сделать два алгоритма: обычный и параллельный. В параллельном алгоритме предусмотреть ручное задание количества потоков, каждый из которых будет выполнять умножение элементов матрицы в рамках своей зоны ответственности.
Описание Программы
Алгоритмы:
Последовательный
def sequential_matrix_multiply(matrix_a, matrix_b):
result = np.zeros((len(matrix_a), len(matrix_b[0])))
for i in range(len(matrix_a)):
for j in range(len(matrix_b[0])):
for k in range(len(matrix_b)):
result[i][j] += matrix_a[i][k] * matrix_b[k][j]
return result
Параллельный
def parallel_matrix_multiply_worker(args):
matrix_a, matrix_b, row_start, row_end, result = args
local_result = np.zeros((row_end - row_start, len(matrix_b[0])))
for i in range(row_start, row_end):
for j in range(len(matrix_b[0])):
for k in range(len(matrix_b)):
local_result[i - row_start][j] += matrix_a[i][k] * matrix_b[k][j]
result.extend(local_result)
def parallel_matrix_multiply(matrix_a, matrix_b, num_processes=2):
num_rows_a = len(matrix_a)
chunk_size = num_rows_a // num_processes
processes = []
manager = multiprocessing.Manager()
result = manager.list()
for i in range(num_processes):
row_start = i * chunk_size
row_end = (i + 1) * chunk_size if i < num_processes - 1 else num_rows_a
process_args = (matrix_a, matrix_b, row_start, row_end, result)
process = multiprocessing.Process(target=parallel_matrix_multiply_worker, args=(process_args,))
processes.append(process)
for process in processes:
process.start()
for process in processes:
process.join()
return np.vstack(result)
Результат:
Для матриц каждой размерности (100x100, 300x300, 500x500) с разными потоками были выполнены замеры по времени:
100x100 2, 4 потока
300x300 2, 4 потока
500x500 2, 4 потока
Из приведенных выше тестов, можно сделать вывод, что матрица размерностью 100x100 выполняется быстрее последовательно. Матрица 300x300 выполняется быстрее последовательно, если 2 потока, если 4 потока - то быстрее параллельно. Матрица 500x500 выполняется быстрее с 2, 4 потоками.
Ссылка на видео: https://vk.com/video151119348_456239202?list=ln-Zzcz0lPuhOW9ZAUZhK