Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
A Montagem de Corpo Finito (FF-asm) é uma linguagem de programação de baixo nível que emula capacidades de computação paralela semelhantes a GPU em CPUs por meio de computação recursiva e matemática de corpos finitos, sem exigir hardware GPU real ou métodos tradicionais de paralelização.
https://leetarxiv.substack.com/p/emulating-a-gpu-on-a-cpu-using-finite?ref=aipure&utm_source=aipure
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Atualizado:Jan 16, 2025
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Ver histórico de tráfegoO que é Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
A Montagem de Corpo Finito (FF-asm) é uma extensão de C que permite cálculos paralelos semelhantes a GPU em CPUs regulares por meio de construções matemáticas chamadas corpos finitos. Fundada na tese de que 'a matemática é principalmente inventada, raramente descoberta', o FF-asm capacita programadores a criar seus próprios sistemas matemáticos para resolver problemas computacionais. Ele fornece uma abordagem única para computação paralela implementando computação recursiva - realizando cálculos dentro de outros cálculos - em vez de depender de vetorização SIMD tradicional ou rotinas de paralelização OpenMP.
Principais Recursos do Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
A Montagem de Campo Finito (FF-asm) é uma linguagem de programação que permite cálculos paralelos semelhantes a GPU em CPUs regulares sem usar paralelização SIMD ou OpenMP tradicionais. Ela utiliza computação recursiva e matemática de campo finito para realizar múltiplas cálculos simultaneamente dentro de uma única computação. A linguagem estende o C e permite que programadores criem sistemas matemáticos personalizados usando congruências e teoria dos números primos para alcançar capacidades de processamento paralelo.
Computação Recursiva: Realiza cálculos dentro de outros cálculos recursivamente, permitindo processamento paralelo sem técnicas tradicionais de paralelização
Sistemas Matemáticos Personalizados: Permite que programadores criem suas próprias estruturas matemáticas usando campos finitos para resolver problemas específicos
Extensão da Linguagem C: Construída como uma extensão do C, fornecendo controle de baixo nível enquanto mantém uma sintaxe e gerenciamento de memória familiares
Operações de Campo Finito: Suporta operações aritméticas básicas (adição, multiplicação) em campos finitos com ordens de campo personalizáveis
Casos de Uso do Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
Computação de Alto Desempenho: Permite capacidades de processamento paralelo em sistemas sem hardware de GPU para cálculos científicos
Criptografia: Implementa operações aritméticas de campo finito essenciais para algoritmos criptográficos e comunicações seguras
Operações de Matriz: Realiza cálculos de matriz eficientes usando aritmética de campo finito para aplicações em álgebra linear e processamento de dados
Vantagens
Permite processamento paralelo sem hardware especializado
Fornece abstrações matemáticas de alto nível
Integra-se perfeitamente com bases de código C existentes
Desvantagens
Requer compreensão da matemática de campo finito
Limitado a tipos específicos de problemas computacionais
Pode ter sobrecarga de desempenho em comparação com implementações nativas de GPU
Como Usar o Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
Instalar Pré-requisitos: Instale a biblioteca GNU MP Bignum (libgmp) e obtenha os arquivos ff_asm_runtime.h e ff_asm_primes.h do repositório oficial do GitHub
Configurar Diretório do Projeto: Crie um novo diretório e coloque os arquivos ff_asm_runtime.h e ff_asm_primes.h nele. Este será seu diretório de trabalho.
Criar Programa Hello World: Crie um arquivo chamado 01_HelloWorld.c que inicializa um campo finito de inteiro não assinado de 8 bits. Inclua os cabeçalhos necessários e escreva o código para alocar memória, definir a ordem do campo, anexar dados e imprimir o campo.
Compilar e Executar: Compile usando o comando: gcc 01_HelloWorld.c -lgmp -lm -o m.o && ./m.o
Implementar Adição: Crie um novo arquivo para operações de adição recursiva usando a função ff_asmAdd(). Isso permite realizar múltiplas adições simultaneamente por meio de computação recursiva.
Implementar Multiplicação: Crie outro arquivo para implementar a multiplicação usando a função ff_asmMultiply(). Certifique-se de aumentar a ordem do campo para acomodar resultados maiores.
Gerenciamento de Memória: Sempre use ff_asmMalloc() para alocar memória para campos e ff_asmFreeField() para liberar memória quando terminar.
Depurar e Imprimir: Use ff_asmDataDebug() para preparar dados para impressão e ff_asmPrintField() para exibir o conteúdo do campo e verificar resultados.
Otimizar Ordens de Campo: Ajuste as ordens de campo no array fieldOrder com base em suas necessidades de computação - ordens maiores permitem números maiores, mas usam mais memória.
Perguntas Frequentes do Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
FF-asm é uma linguagem de programação fundada na ideia de que a matemática é principalmente inventada em vez de descoberta. É uma extensão de C que permite aos programadores criar seus próprios sistemas matemáticos usando campos finitos como a estrutura de dados básica. Sua principal característica é a computação recursiva - realizando cálculos dentro de outros cálculos.
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