Particle Swarm Optimization (PSO) is a stochastic technique for solving the optimization problem. Attempts have been made to shorten the computation times of PSO based algorithms with massive threads on GPUs (graphic processing units), where thread groups are formed to calculate the information of particles and the computed outputs for the particles are aggregated and analyzed to find the best solution. In particular, the reduction-based method is considered as a common approach to handle the data aggregation and analysis for the calculated particle information. Nevertheless, based on our analysis, the reduction-based method would suffer from excessive memory accesses and thread synchronization overheads. In this paper, we propose a novel algorithm to alleviate the above overheads with the atomic functions. The threads within a thread group update the calculated results atomically to the intra-group data queue conditionally, which prevents the frequent accesses to the memory as done by the parallel reduction operations. Furthermore, we develop an enhanced version of the algorithm to alleviate the synchronization barrier among the thread groups, which is achieved by allowing the thread groups to run asynchronously and updating to the global, lock-protected variables occasionally if necessary. Our experimental results show that our proposed algorithm running on the Nvidia GPU is about 200 times faster than the serial version executed by the Intel Xeon CPU. Moreover, the novel algorithm outperforms the state-of-the-art method (the parallel reduction approach) by a factor of 2.2.


翻译:粒子群优化(PSO)是一种用于求解优化问题的随机技术。前人曾尝试利用GPU(图形处理器)上的大量线程缩短基于PSO算法的计算时间,通过形成线程组来计算粒子信息,并对计算输出进行聚合与分析以寻找最优解。其中,基于归约的方法常被用于处理计算粒子信息的聚合与分析。然而,根据我们的分析,基于归约的方法会面临过多的内存访问和线程同步开销。本文提出一种新颖算法,利用原子函数缓解上述开销。线程组内的线程通过原子操作,有条件地将计算结果更新至组内数据队列,从而避免了并行归约操作中频繁的内存访问。此外,我们开发了该算法的增强版本,通过允许线程组异步运行,并仅在必要时偶尔更新受锁保护的全局变量,以缓解线程组间的同步屏障。实验结果表明,本文提出的算法在NVIDIA GPU上的运行速度比Intel Xeon CPU上的串行版本快约200倍,且相较于当前最先进的方法(并行归约方法)性能提升达2.2倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
机器的崛起:美海军陆战队组建机器人营思考
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:44
无面之战:人工智能如何重绘权力版图
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:25
《最强大的军事网状网络》
专知会员服务
7+阅读 · 9月7日
《预测陆军征兵任务分配》110页
专知会员服务
6+阅读 · 9月7日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员