Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
L'Assembly dei Campi Finiti (FF-asm) è un linguaggio di programmazione di basso livello che emula capacità di calcolo parallelo simili a quelle delle GPU su CPU attraverso il calcolo ricorsivo e la matematica dei campi finiti, senza richiedere hardware GPU reale o metodi di parallelizzazione tradizionali.
https://leetarxiv.substack.com/p/emulating-a-gpu-on-a-cpu-using-finite?ref=aipure&utm_source=aipure
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Aggiornato:Jun 16, 2025
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L'Assemblaggio di Campi Finiti: Emulazione GPU su CPU ha registrato un aumento delle visite del 731,1%, raggiungendo quota 40.610. Questa crescita significativa può essere attribuita alla pubblicazione di una guida pratica alla programmazione su LeetArxiv che dimostra come richiamare codice Python all'interno di una codebase C, che probabilmente ha attirato un pubblico considerevole interessato alla programmazione di basso livello e all'IA.
Cos'è Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
L'Assembly dei Campi Finiti (FF-asm) è un'estensione di C che consente calcoli paralleli simili a quelli delle GPU su CPU normali attraverso costrutti matematici chiamati campi finiti. Fondata sulla tesi che 'la matematica è per lo più inventata, raramente scoperta', FF-asm consente ai programmatori di creare i propri sistemi matematici per risolvere problemi computazionali. Fornisce un approccio unico al calcolo parallelo implementando il calcolo ricorsivo - eseguendo calcoli all'interno di altri calcoli - piuttosto che fare affidamento sulla tradizionale vettorizzazione SIMD o sulle routine di parallelizzazione OpenMP.
Caratteristiche principali di Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
La Finite Field Assembly (FF-asm) è un linguaggio di programmazione che consente calcoli paralleli simili a quelli delle GPU su CPU regolari senza utilizzare la tradizionale parallelizzazione SIMD o OpenMP. Utilizza il calcolo ricorsivo e la matematica dei campi finiti per eseguire più calcoli simultaneamente all'interno di un'unica computazione. Il linguaggio estende C e consente ai programmatori di creare sistemi matematici personalizzati utilizzando congruenze e teoria dei numeri primi per ottenere capacità di elaborazione parallela.
Calcolo Ricorsivo: Esegue calcoli all'interno di altri calcoli in modo ricorsivo, abilitando l'elaborazione parallela senza tecniche di parallelizzazione tradizionali
Sistemi Matematici Personalizzati: Consente ai programmatori di creare le proprie strutture matematiche utilizzando campi finiti per risolvere problemi specifici
Estensione del Linguaggio C: Costruito come un'estensione di C, fornendo controllo a basso livello mantenendo una sintassi e una gestione della memoria familiari
Operazioni sui Campi Finiti: Supporta operazioni aritmetiche di base (somma, moltiplicazione) nei campi finiti con ordini di campo personalizzabili
Casi d'uso di Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
Calcolo ad Alte Prestazioni: Abilita capacità di elaborazione parallela su sistemi senza hardware GPU per calcoli scientifici
Crittografia: Implementa operazioni aritmetiche sui campi finiti essenziali per algoritmi crittografici e comunicazioni sicure
Operazioni Matriciali: Esegue calcoli matriciali efficienti utilizzando l'aritmetica dei campi finiti per applicazioni in algebra lineare e elaborazione dei dati
Vantaggi
Abilita l'elaborazione parallela senza hardware specializzato
Fornisce astrazioni matematiche di alto livello
Si integra perfettamente con le basi di codice C esistenti
Svantaggi
Richiede comprensione della matematica dei campi finiti
Limitato a specifici tipi di problemi computazionali
Potrebbe avere un sovraccarico di prestazioni rispetto alle implementazioni native delle GPU
Come usare Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
Installa i Prerequisiti: Installa la libreria GNU MP Bignum (libgmp) e ottieni i file ff_asm_runtime.h e ff_asm_primes.h dal repository ufficiale di GitHub
Imposta la Directory del Progetto: Crea una nuova directory e posiziona i file ff_asm_runtime.h e ff_asm_primes.h al suo interno. Questa sarà la tua directory di lavoro.
Crea il Programma Hello World: Crea un file chiamato 01_HelloWorld.c che inizializza un campo finito di interi non firmati a 8 bit. Includi gli header richiesti e scrivi il codice per allocare memoria, impostare l'ordine del campo, aggiungere dati e stampare il campo.
Compila ed Esegui: Compila usando il comando: gcc 01_HelloWorld.c -lgmp -lm -o m.o && ./m.o
Implementa l'Aggiunta: Crea un nuovo file per le operazioni di aggiunta ricorsiva utilizzando la funzione ff_asmAdd(). Questo consente di eseguire più aggiunte simultaneamente attraverso il calcolo ricorsivo.
Implementa la Moltiplicazione: Crea un altro file per implementare la moltiplicazione utilizzando la funzione ff_asmMultiply(). Assicurati di aumentare l'ordine del campo per accogliere risultati più grandi.
Gestione della Memoria: Usa sempre ff_asmMalloc() per allocare memoria per i campi e ff_asmFreeField() per liberare la memoria quando hai finito.
Debug e Stampa: Usa ff_asmDataDebug() per preparare i dati per la stampa e ff_asmPrintField() per visualizzare i contenuti del campo e verificare i risultati.
Ottimizza gli Ordini dei Campi: Regola gli ordini dei campi nell'array fieldOrder in base alle tue esigenze di calcolo - ordini maggiori consentono numeri più grandi ma utilizzano più memoria.
FAQ di Finite Field Assembly:Emulate GPU on CPU
FF-asm è un linguaggio di programmazione fondato sull'idea che la matematica sia per lo più inventata piuttosto che scoperta. È un'estensione del C che consente ai programmatori di creare i propri sistemi matematici utilizzando campi finiti come struttura dati di base. La sua caratteristica principale è il calcolo ricorsivo - eseguire calcoli all'interno di altri calcoli.
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