• Deadline soft: 07 mai 2023, ora 23:55. Primiți un bonus de 10% din punctajul obtinut pentru trimiterea temei înainte de 5 mai 2023, ora 23:55.
• Deadline hard: 14 mai 2023, ora 23:55. Veți primi o depunctare de 10% din punctajul maxim al temei pentru fiecare zi de întârziere (dupa 07 mai), până la maxim 7 zile, adică până pe 14 mai 2023, ora 23:55.
• Responsabili: Vlad Spoiala, Cosmin-Gabriel Samoila, Emil Slusanschi, Radu Petru Daia, Rares Folea

Se dă următoarea operație cu matrice:

$$ C = A \times B \times A^t + B^t \times B^t $$

unde:

• $A$ si $B$ sunt matrice patratice de double de dimensiune N x N
• $A$ este o matrice superior triunghiulara
• $A^t$ este transpusa lui $A$ si $B^t$ este transpusa lui $B$
• $\times$ este operația de înmulțire
• $+$ este operatia de adunare

Se dorește implementarea operației de mai sus in C/C++ în 3 moduri:

• blas - o variantă care folosește una sau mai multe functii din BLAS Atlas pentru realizarea operatiilor de inmultire si adunare.
• neopt - o variantă “de mână” fără îmbunătățiri.
• opt_m - o variantă îmbunătățită a versiunii neopt. Îmbunătățirea are în vedere exclusiv modificarea codului pentru a obține performanțe mai bune.

Pentru testarea temei vă este oferit un schelet de cod pe care trebuie să-l completați cu implementarile celor 3 variante menționate mai sus. Scheletul de cod este structurat astfel:

• main.c - conține funcția main, precum și alte funcții folosite pentru citirea fișierului cu descrierea testelor, scrierea matricei rezultat într-un fișier, generarea datelor de intrare și rularea unui test. Acest fișier va fi suprascris în timpul corectării și nu trebuie modificat.
• utils.h - fișier header. Acest fișier va fi suprascris în timpul corectării și nu trebuie modificat.
• solver_blas.c - în acest fișier trebuie să adaugați implementarea variantei blas.
• solver_neopt.c - în acest fișier trebuie să adaugați implementarea variantei neopt.
• solver_opt.c - în acest fișier trebuie să adaugați implementarea variantei opt_m.
• Makefile - Makefile folosit la compilarea cu gcc.
• compare.c - utilitar ce poate fi folosit pentru a compara doua fisiere rezultat. Acest fișier va fi suprascris în timpul corectării și nu trebuie modificat.

În urma rulării comenzii make vor rezulta 3 fișere binare, tema2_blas, tema2_neopt si tema2_opt_m corespunzătoare celor 3 variante care trebuie implementate.

./tema2_<mod> input 

Fișierul input este structurat astfel:

• pe prima linie numărul de teste.
• pe următoarele linii descrierea fiecarui test:
  • valoarea lui N.
  • seed-ul folosit la generarea datelor.
  • calea către fișierul de ieșire ce conține matricea rezultat.

Rularea se va face pe partitia nehalem. Compilarea se va face folosind gcc-8.5.0. Pentru variantele blas, neopt si opt_m nu vor fi utilizate flag-uri de optimizare pentru compilare (va fi utilizat -O0). Pentru linkarea cu BLAS Atlas se va folosi versiunea single-threaded libsatlas.so.3.10 disponibila in directorul

/usr/lib64/atlas

de pe masinile din partitia nehalem

Fișierele input ce vor fi folosite pentru testare si fisierele output referință le găsiți pe fep in acest folder:

 /export/asc/tema2/

Fisierul input contine 3 teste:

3
400 123 out1
800 456 out2
1200 789 out3

In cazul fisierului input avem 3 teste pentru urmatoarele valori ale lui N: 400, 800, respectiv 1200. Seed-urile folosite la generarea datelor de intrare sunt 123, 456, respectiv 789. Fisierele de output sunt out1, out2, respectiv out3.

Fisierul input_valgrind ce va fi folosit pentru rularile de valgrind contine un singur test:

1
400 123 out1

Punctajul este impărțit astfel:

• 15p pentru implementarea variantei blas dintre care:
  • 12p daca implementarea obtine rezultate corecte
  • 3p pentru descrierea implementarii in README
• 15p pentru implementarea variantei neopt dintre care:
  • 12p daca implementarea obtine rezultate corecte
  • 3p pentru descrierea implementarii in README
• 20p pentru implementarea variantei opt_m dintre care:
  • 15p daca implementarea obtine rezultate corecte si timpul de calcul pe partitia nehalem este mai mic de 12s pentru testul cu N = 1200
  • 5p pentru descrierea implementarii in README
• 9p daca cele 3 implementari nu prezinta probleme de acces la memorie
  • Pentru a rezolva acest subpunct va trebui sa folositi valgrind cu optiunile –tool=memcheck –leak-check=full
  • Veti include 3 fisiere, neopt.memory, blas.memory si opt_m.memory, cu output-urile rularii valgrind pentru fiecare din cele 3 variante avand ca input fisierul input_valgrind
• 17p pentru analiza celor 3 implementari folosind cachegrind
  • 6p pentru includerea in arhiva a 3 fisiere, neopt.cache, blas.cache si opt_m.cache reprezentand output-urile rularii valgrind cu optiunile –tool=cachegrind –branch-sim=yes pe partitia nehalem avand ca input fisierul input_valgrind
  • 6p pentru explicatii oferite despre valorile obtinute (I refs, D refs, Branches etc.)
  • 5p pentru explicatii oferite despre efectul optmizarilor facute de mana in varianta opt_m asupra valorilor obtinute
• 24p pentru o analiza comparativa a performantei pentru cele 3 variante:
  • 15p pentru realizarea unor grafice relevante bazate pe rularea a cel putin 5 teste (5 valori diferite ale lui N: adica inca cel putin doua valori diferite de 400, 800 si 1200 pentru N)
  • 9p pentru explicatii oferite in README
• (Bonus)
  • Veti primi un bonus de maxim 10p daca timpul de calcul pentru varianta opt_m este mai mic de 8s pentru testul cu N = 1200
  • Consultati main.c pentru mai multe detalii
  • Bonusul se calculeaza doar pe partitia nehalem

Depunctări posibile:

• neopt
  • nu se tine cont de faptul ca A este matrice superior triunghiulara (intre -3p si -6p)
• blas:
  • nu se tine cont de faptul ca A este matrice superior triunghiulara (intre -3p si -6p)
  • unul sau mai multe calcule sunt realizate de mana, fara a folosi functii din BLAS (intre -3p si -15p)
  • a fost inclus codul BLAS (fisiere .so, .h., .c si altele) in arhiva temei (-15p)
• opt_m
  • nu se tine cont de faptul ca A este matrice superior triunghiulara (intre -3p si -6p)
  • inmultirea matricelor se realizeaza cu o complexitate diferita decat in cazul variantei neopt (ex. Strassen vs inmultire normala de matrice) (-15p)
  • timpul de calcul este mai mare decat timpul maxim permis - intre -5p si -15p
• analiza comparativa
  • graficele nu au legenda / unitati de masura (intre -2p si -5p)
  • lipsesc partial sau complet timpii de rulare (intre -1p si -5p)
  • graficele nu contin toate datele cerute in enunt (intre -2p si -5p)
• generale:
  • print-uri de debug in cod (intre -1p si -10p)
  • blocuri de cod comentate sau nefolosite (-1p)
  • warning-uri la compilare (intre -1p si -3p)
  • cod inghesuit/ilizibil (intre -1p si -3p)
  • implementare excesiva de functii in headere (-1p)
  • folosirea de constante hardcodate (-1p)
  • publicarea temei pe GitHub (-100p)

Arhiva temei va fi incarcata pe vmchecker.

Structura arhivei va fi urmatoarea:

src
  solver_blas.c       
  solver_neopt.c      
  solver_opt.c        
  Makefile
  ...           
cache
  blas.cache        
  neopt.cache       
  opt_m.cache       
memory
  opt_m.memory     
  neopt.memory     
  blas.memory   
README
grafice
  ...

La incarcarea pe vmchecker vor fi verificate urmatoarele:

• corectitudinea rezultatelor pentru cele 3 implementari
• lipsa problemelor de acces la memorie pentru cele 3 implementari
• prezenta unor fisiere .memory valide
• prezenta unor fisiere .cache valide

Celelalte aspecte ale temei (timpi limita pentru opt_m si bonus, README, grafice) vor fi verificate ulterior.

• Pentru a simplifica implementarea puteți presupune că N este multiplu de 40 și că este mai mic sau egal cu 1600.
• În compararea rezultatelor se va permite o eroare absolută de maxim $10^{-3}$.
• În cazul variantei opt_m complexitatea trebuie să fie aceeași cu cea din varianta neopt.
• Formatul arhivei trebuie să fie zip.

 squeue 

scancel <job_id> 

• Ghid pentru folosirea gridului instituțional
• Schelet de cod