Merge pull request 'afanasev_dmitry_lab_5 is ready' (#173) from afanasev_dmitry_lab_5 into main

Reviewed-on: #173

afanasev_dmitry_lab_5/README.md

@@ -0,0 +1,31 @@
+# Лабораторная работа 5
+
+## Описание
+Задание заключается в реализации алгоритмов умножения больших квадратных матриц. Необходимо разработать два алгоритма: последовательный и параллельный. А также провести бенчмарки, а затем описать результаты в отчете.
+
+**100x100 матрица**:
+- **4 потока** — наилучший результат.
+- **10 потоков** — медленнее на почти в половину.
+- **6 и 8 потоков** — хуже 4 потоков.
+- **1 и 2 потока** — значительно медленнее.
+
+**300x300 матрица**:
+- **4 потока** — лучший результат.
+- **8 потоков** — чуть хуже.
+- **10 потоков** — медленнее.
+- **1 и 2 потока** — значительно медленнее.
+
+**500x500 матрица**:
+- **8 потоков** — лучший результат.
+- **6 и 10 потоков** — немного хуже.
+- **4 потока** — значительно медленнее.
+- **1 поток** — самый медленный.
+
+**Ссылка на демонстрацию работы программы**: https://vk.com/video215756667_456239455?list=ln-z7zFcpvxLexJd3f8ss
+
+**Вывод**:
+- Если операция сложнее, рост производительности происходит с увеличением числа потоков.
+- Слишком много потоков увеличивает накладные расходы (например, 10 потоков). Это может быть связано, например, с:
+1. **Переключением контекстов**: Когда потоков больше, чем ядер процессора, операционная система часто переключает контексты, что занимает время.
+2. **Конкуренцией за ресурсы**: Много потоков конкурируют за ограниченные ресурсы, такие как процессорное время и кэш.
+3. **Управлением потоками**: С увеличением числа потоков растёт нагрузка на систему, связанную с их созданием, управлением и завершением.

afanasev_dmitry_lab_5/main/.gitignore

@@ -0,0 +1,29 @@
+### IntelliJ IDEA ###
+out/
+!**/src/main/**/out/
+!**/src/test/**/out/
+
+### Eclipse ###
+.apt_generated
+.classpath
+.factorypath
+.project
+.settings
+.springBeans
+.sts4-cache
+bin/
+!**/src/main/**/bin/
+!**/src/test/**/bin/
+
+### NetBeans ###
+/nbproject/private/
+/nbbuild/
+/dist/
+/nbdist/
+/.nb-gradle/
+
+### VS Code ###
+.vscode/
+
+### Mac OS ###
+.DS_Store

afanasev_dmitry_lab_5/main/src/MatrixMultiplier.java

@@ -0,0 +1,120 @@
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.Comparator;
+import java.util.List;
+import java.util.concurrent.ExecutorService;
+import java.util.concurrent.Executors;
+import java.util.concurrent.TimeUnit;
+
+public class MatrixMultiplier {
+    private final int[][] matrixA;
+    private final int[][] matrixB;
+    private final int[][] result;
+    private final int size;
+
+    public MatrixMultiplier(int size) {
+        this.size = size;
+        this.matrixA = generateMatrix(size);
+        this.matrixB = generateMatrix(size);
+        this.result = new int[size][size];
+    }
+
+    private int[][] generateMatrix(int size) {
+        int[][] matrix = new int[size][size];
+        for (int i = 0; i < size; i++) {
+            for (int j = 0; j < size; j++) {
+                matrix[i][j] = (int) (Math.random() * 10);
+            }
+        }
+        return matrix;
+    }
+
+    public void multiplySequential() {
+        for (int i = 0; i < size; i++) {
+            for (int j = 0; j < size; j++) {
+                for (int k = 0; k < size; k++) {
+                    result[i][j] += matrixA[i][k] * matrixB[k][j];
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    public void multiplyParallel(int numThreads) throws InterruptedException {
+        if (numThreads == 1) {
+            multiplySequential();
+            return;
+        }
+
+        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);
+        int chunkSize = (int) Math.ceil((double) size / numThreads);
+
+        for (int thread = 0; thread < numThreads; thread++) {
+            final int startRow = thread * chunkSize;
+            final int endRow = Math.min(startRow + chunkSize, size);
+
+            executor.submit(() -> {
+                for (int i = startRow; i < endRow; i++) {
+                    for (int j = 0; j < size; j++) {
+                        for (int k = 0; k < size; k++) {
+                            result[i][j] += matrixA[i][k] * matrixB[k][j];
+                        }
+                    }
+                }
+            });
+        }
+        executor.shutdown();
+        executor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);
+    }
+
+    private void resetResult() {
+        for (int i = 0; i < size; i++) {
+            Arrays.fill(result[i], 0);
+        }
+    }
+
+    static class Result {
+        int threads;
+        long time;
+
+        Result(int threads, long time) {
+            this.threads = threads;
+            this.time = time;
+        }
+    }
+
+    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
+        int[] matrixSizes = {100, 300, 500};
+        int[] threadCounts = {1, 2, 4, 6, 8, 10};
+        int runs = 5; // количество прогонов
+
+        for (int size : matrixSizes) {
+            System.out.println("\nРазмер матрицы: " + size + "x" + size);
+            MatrixMultiplier multiplier = new MatrixMultiplier(size);
+            List<Result> results = new ArrayList<>();
+
+            for (int threads : threadCounts) {
+                long totalDuration = 0;
+
+                for (int run = 0; run < runs; run++) {
+                    multiplier.resetResult();
+                    long startTime = System.nanoTime();
+                    multiplier.multiplyParallel(threads);
+                    long endTime = System.nanoTime();
+
+                    totalDuration += (endTime - startTime);
+                }
+
+                long averageDuration = totalDuration / runs;
+                results.add(new Result(threads, averageDuration));
+            }
+
+            // Сортировка по времени выполнения
+            results.sort(Comparator.comparingLong(r -> r.time));
+
+            System.out.println("Результаты (среднее время за " + runs + " прогонов):");
+            for (Result result : results) {
+                System.out.printf("Потоки: %d, среднее время: %d нс\n", result.threads, result.time);
+            }
+        }
+    }
+}