bondarenko_max_lab_5 #307

Merged
Alexey merged 3 commits from bondarenko_max_lab_5 into main 2024-12-15 14:37:59 +04:00
5 changed files with 146 additions and 0 deletions

View File

@ -0,0 +1,38 @@
# Лабораторная работа 5 - Вспоминаем математику или параллельное перемножение матриц
### ПИбд-42 || Бондаренко Максим
# Описание работы
## Задание
> [!NOTE]
> Кратко: реализовать умножение двух больших квадратных матриц.
>
> Подробно: в лабораторной работе требуется сделать два алгоритма: обычный и параллельный (задание со * - реализовать это в рамках одного алгоритма). В параллельном алгоритме предусмотреть ручное задание количества потоков (число потоков = 1 как раз и реализует задание со *), каждый из которых будет выполнять умножение элементов матрицы в рамках своей зоны ответственности.
## Краткое описание модулей и их работа
1. matrix.operations.js
multiplyMatricesSequential(A, B):
- Перебирает элементы матриц и вычисляет их произведение, заполняя результирующую матрицу.
multiplyMatricesParallel(A, B, numThreads):
- Делит работу между потоками, каждый из которых умножает часть матриц. Запускает воркеры и собирает их результаты.
2. benchmark.js
generateMatrix(size):
- Создает матрицу с случайными значениями заданного размера.
benchmark():
- Вызывает generateMatrix для создания матриц, затем измеряет время выполнения multiplyMatricesSequential и multiplyMatricesParallel с различными параметрами, выводит результаты.
3. matrix.worker.js
multiplyPartial(A, B, start, end):
- Воркеры выполняют умножение только для части матриц, определенной параметрами start и end, и возвращают частичные результаты через parentPort.
## Запуск
```
node benchmark.js
```
## Результат работы
> [!IMPORTANT]
> ![benchmark.png](./benchmark.png)
>
> В отчете отражены времена выполнения для каждого из подходов, что позволяет оценить, как число потоков влияет на скорость вычислений для матриц разного размера.
Ссылка на видео: https://cloud.mail.ru/public/rEGy/HaBwrm7t8

View File

@ -0,0 +1,29 @@
const { multiplyMatricesSequential, multiplyMatricesParallel } = require('./matrix.operations');
function generateMatrix(size) {
return Array.from({ length: size }, () => Array.from({ length: size }, () => Math.floor(Math.random() * 100)));
}
async function benchmark() {
const sizes = [100, 300, 500];
const numThreads = [1, 2, 4, 8];
for (const size of sizes) {
const A = generateMatrix(size);
const B = generateMatrix(size);
console.log(`\nMatrix size: ${size}x${size}`);
console.time(`Sequential (${size}x${size})`);
multiplyMatricesSequential(A, B);
console.timeEnd(`Sequential (${size}x${size})`);
for (const threads of numThreads) {
console.time(`Parallel (${size}x${size}, ${threads} threads)`);
await multiplyMatricesParallel(A, B, threads);
console.timeEnd(`Parallel (${size}x${size}, ${threads} threads)`);
}
}
}
benchmark();

Binary file not shown.

After

(image error) Size: 52 KiB

View File

@ -0,0 +1,60 @@
const { Worker } = require('worker_threads');
function multiplyMatricesSequential(A, B) {
const n = A.length;
const C = Array.from({ length: n }, () => Array(n).fill(0));
for (let i = 0; i < n; i++) {
for (let j = 0; j < n; j++) {
for (let k = 0; k < n; k++) {
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
}
}
}
return C;
}
function multiplyMatricesParallel(A, B, numThreads) {
return new Promise((resolve, reject) => {
const n = A.length;
const step = Math.ceil(n / numThreads);
const workers = [];
const results = Array.from({ length: numThreads }, () => Array.from({ length: n }, () => Array(n).fill(0)));
for (let i = 0; i < numThreads; i++) {
const start = i * step;
const end = Math.min(start + step, n);
workers.push(
new Promise((res, rej) => {
const worker = new Worker('./matrix.worker.js', {
workerData: { A, B, start, end }
});
worker.on('message', result => {
results[i] = result;
res();
});
worker.on('error', rej);
worker.on('exit', code => {
if (code !== 0) rej(new Error(`Worker stopped with exit code ${code}`));
});
})
);
}
Promise.all(workers)
.then(() => {
const C = Array.from({ length: n }, () => Array(n).fill(0));
for (let i = 0; i < numThreads; i++) {
for (let j = 0; j < n; j++) {
for (let k = 0; k < n; k++) {
C[j][k] += results[i][j][k];
}
}
}
resolve(C);
})
.catch(reject);
});
}
module.exports = { multiplyMatricesSequential, multiplyMatricesParallel };

View File

@ -0,0 +1,19 @@
const { parentPort, workerData } = require('worker_threads');
function multiplyMatricesPart(A, B, start, end) {
const n = A.length;
const C = Array.from({ length: n }, () => Array(n).fill(0));
for (let i = start; i < end; ++i) {
for (let j = 0; j < n; ++j) {
for (let k = 0; k < n; ++k) {
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
}
}
}
return C;
}
const { A, B, start, end } = workerData;
const result = multiplyMatricesPart(A, B, start, end);
parentPort.postMessage(result);