Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
L'assemblage de corps finis (FF-asm) est un langage de programmation de bas niveau qui émule des capacités de calcul parallèle similaires à celles des GPU sur des CPU grâce au calcul récursif et aux mathématiques des corps finis, sans nécessiter de matériel GPU réel ou de méthodes de parallélisation traditionnelles.
https://leetarxiv.substack.com/p/emulating-a-gpu-on-a-cpu-using-finite?ref=aipure&utm_source=aipure
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Mis à jour:Jan 16, 2025
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Voir l'historique du traficQu'est-ce que Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
L'assemblage de corps finis (FF-asm) est une extension de C qui permet des calculs parallèles similaires à ceux des GPU sur des CPU ordinaires grâce à des constructions mathématiques appelées corps finis. Fondé sur la thèse que 'les mathématiques sont principalement inventées, rarement découvertes', FF-asm permet aux programmeurs de créer leurs propres systèmes mathématiques pour résoudre des problèmes de calcul. Il fournit une approche unique du calcul parallèle en mettant en œuvre le calcul récursif - effectuant des calculs à l'intérieur d'autres calculs - plutôt que de s'appuyer sur la vectorisation SIMD traditionnelle ou les routines de parallélisation OpenMP.
Caractéristiques principales de Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
L'assemblage de champs finis (FF-asm) est un langage de programmation qui permet des calculs parallèles similaires à ceux des GPU sur des CPU réguliers sans utiliser de parallélisation SIMD ou OpenMP traditionnelle. Il utilise l'informatique récursive et les mathématiques des champs finis pour effectuer plusieurs calculs simultanément dans un seul calcul. Le langage étend le C et permet aux programmeurs de créer des systèmes mathématiques personnalisés en utilisant des congruences et la théorie des nombres premiers pour atteindre des capacités de traitement parallèle.
Informatique Récursive: Effectue des calculs à l'intérieur d'autres calculs de manière récursive, permettant un traitement parallèle sans techniques de parallélisation traditionnelles
Systèmes Mathématiques Personnalisés: Permet aux programmeurs de créer leurs propres structures mathématiques en utilisant des champs finis pour résoudre des problèmes spécifiques
Extension du Langage C: Construit comme une extension du C, fournissant un contrôle de bas niveau tout en maintenant une syntaxe familière et une gestion de la mémoire
Opérations sur les Champs Finis: Prend en charge les opérations arithmétiques de base (addition, multiplication) dans des champs finis avec des ordres de champ personnalisables
Cas d'utilisation de Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
Calcul Haute Performance: Permet des capacités de traitement parallèle sur des systèmes sans matériel GPU pour des calculs scientifiques
Cryptographie: Implémente des opérations arithmétiques sur les champs finis essentielles pour les algorithmes cryptographiques et les communications sécurisées
Opérations Matricielles: Effectue des calculs matriciels efficaces en utilisant l'arithmétique des champs finis pour des applications en algèbre linéaire et traitement des données
Avantages
Permet un traitement parallèle sans matériel spécialisé
Fournit des abstractions mathématiques de haut niveau
S'intègre parfaitement avec les bases de code C existantes
Inconvénients
Nécessite une compréhension des mathématiques des champs finis
Limité à des types spécifiques de problèmes computationnels
Peut avoir un surcoût de performance par rapport aux implémentations GPU natives
Comment utiliser Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
Installer les prérequis: Installez la bibliothèque GNU MP Bignum (libgmp) et obtenez les fichiers ff_asm_runtime.h et ff_asm_primes.h à partir du dépôt officiel GitHub
Configurer le répertoire du projet: Créez un nouveau répertoire et placez les fichiers ff_asm_runtime.h et ff_asm_primes.h à l'intérieur. Ce sera votre répertoire de travail.
Créer un programme Hello World: Créez un fichier nommé 01_HelloWorld.c qui initialise un champ fini d'entiers non signés de 8 bits. Incluez les en-têtes requis et écrivez le code pour allouer de la mémoire, définir l'ordre du champ, ajouter des données et imprimer le champ.
Compiler et exécuter: Compilez en utilisant la commande : gcc 01_HelloWorld.c -lgmp -lm -o m.o && ./m.o
Implémenter l'addition: Créez un nouveau fichier pour les opérations d'addition récursive en utilisant la fonction ff_asmAdd(). Cela permet d'effectuer plusieurs additions simultanément grâce au calcul récursif.
Implémenter la multiplication: Créez un autre fichier pour implémenter la multiplication en utilisant la fonction ff_asmMultiply(). Assurez-vous d'augmenter l'ordre du champ pour accueillir des résultats plus grands.
Gestion de la mémoire: Utilisez toujours ff_asmMalloc() pour allouer de la mémoire pour les champs et ff_asmFreeField() pour libérer la mémoire une fois terminé.
Déboguer et imprimer: Utilisez ff_asmDataDebug() pour préparer les données à imprimer et ff_asmPrintField() pour afficher le contenu du champ et vérifier les résultats.
Optimiser les ordres de champ: Ajustez les ordres de champ dans le tableau fieldOrder en fonction de vos besoins de calcul - des ordres plus grands permettent des nombres plus grands mais utilisent plus de mémoire.
FAQ de Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
FF-asm est un langage de programmation fondé sur l'idée que les mathématiques sont principalement inventées plutôt que découvertes. C'est une extension de C qui permet aux programmeurs de créer leurs propres systèmes mathématiques en utilisant des corps finis comme structure de données de base. Sa principale caractéristique est le calcul récursif - effectuer des calculs à l'intérieur d'autres calculs.
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