Uma Derivação do Paradigma de Reescrita de Multiconjuntos Gamma para a Arquitetura GPU

Este trabalho apresenta uma implementação do paradigma Gamma de reescrita de multiconjuntos sobre a arquitetura das Unidades Gráficas de Processamento (GPUs). Inspirada em uma metáfora de reações químicas, Gamma foi criada como uma linguagem abstrata de alto nível para especificação de programas de forma simples, concisa, e naturalmente paralela, permitindo uma clara separação entre o problema a ser resolvido e os detalhes de implementação subjacentes. Acreditamos que o modelo de computação proposto por Gamma vai diretamente ao encontro do modo de processamento das GPUs, pois em ambos os casos a premissa básica é processar vários itens de dados paralelamente. Assim, criamos uma implementação de Gamma chamada Gamma-GPU, estendendo uma implementação paralela e distribuída já existente. Tal extensão consistiu em adicionar o suporte às GPUs na execução de programas escritos em Gamma, incrementando desta forma a arquitetura da implementação original. Vemos com isso um duplo benefício, pois os códigos em Gamma podem tirar proveito do alto poder computacional das GPUs, e as GPUs podem ser utilizadas de forma transparente pelos programadores Gamma, que não precisam se preocupar com os detalhes de programação das mesmas, bastando expressar seus algoritmos de forma abstrata e natural usando a sintaxe simples fornecida por Gamma. Experimentos práticos foram realizados em um cluster de GPUs, através dos quais pudemos constatar a corretude da nova implementação, além de termos obtido bons speedups quando comparado com a implementação base sem suporte às GPUs, o que demonstra a evolução introduzida pelo nosso novo modelo.