Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/47031
Title: Inference of shortest path algorithms with spatial and temporal locality for Big Data processing
Other Titles: Вывод алгоритмов поиска кратчайших путей с временной и пространственной локальностью для обработки больших данных
Authors: Prihozhy, A. A.
Karasik, O. N.
Keywords: материалы конференций;multi-core processor;hierarchical memory;cache;shortest paths algorithm;Big Data;spatial locality;temporal locality;algorithm transformation;inferring technique;многоядерные процессоры;иерархическая память;кэш;алгоритмы поиска;поиск кратчайших путей;большие данные;пространственная локальность;временная локальность;преобразование алгоритма;формальные выводы
Issue Date: 2022
Publisher: Бестпринт
Citation: Prihozhy, А. А. Inference of shortest path algorithms with spatial and temporal locality for Big Data processing / А. А. Prihozhy, O. N. Karasik // BIG DATA and Advanced Analytics = BIG DATA и анализ высокого уровня : сборник научный статей VIII Международной научно-практической конференции, Минск, 11-12 мая 2022 года / Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ; редкол.: В. А. Богуш [и др.]. – Минск, 2022. – С. 56–66.
Abstract: The all-pair shortest paths problemon large-size graphs has many crucial application domains in science, engineering and economics. Such computer architectures as multi-core systems explore hierarchical memory consisting of local and shared levels, which differ on memory capacity and data transfer time delays. The cores read and write data through the fast local caches, therefore running algorithms which support locality in big data processing are most efficient. The paper develops an inference technique at the aim of creating all-pair shortest paths algorithms that improve the spatial and temporal reference locality and reduce the cache pressure. It proposes and transforms a graph-extension-based shortest paths search algorithm that obtains the reference locality properties and recalculates the lengths of shortest paths at each step of adding a vertex to the graph. Every step of algorithm transformation introduces additional temporal or spatial locality. Computational experiments carried out on two types of multi-core processor and on graphs of thousands of vertices have shown about 40% speedup of the proposed algorithm against the classic Floyd-Warshall one. The proposed algorithm has also shown a gain of 25 – 35% over the blocked Floyd-Warshall algorithm, which has the property of spatial data locality.
Alternative abstract: Задача о поиске кратчайших путей между всеми парами вершин графа большого размера имеет множество важных прикладных областей в науке,технике и экономике. В таких компьютерных архитектурах, как многоядерные системы, используется иерархическая память, состоящая из локальных и разделяемых уровней, которые различаются объемом и временными задержками передачи данных. Ядра читают и записывают данные через быстрые локальные кэши, поэтому алгоритмы, поддерживающие локальность при обработке больших данных, наиболее эффективны. В статье разрабатывается метод формального вывода, направленный на создание алгоритмов поиска кратчайших путей, которые улучшают пространственную и временную локальность ссылок и снижают нагрузку на кэш. Предлагается и трансформируется алгоритм поиска кратчайших путей, построенный на основе расширения графа, который обладает свойствами локальности ссылок и пересчитывает длины кратчайших путей при каждом добавлении вершины к графу. Каждый шаг преобразования алгоритма вносит дополнительную временную или пространственную локальность. Вычислительные эксперименты, проведенные на двух типах многоядерных процессоров и на графах из тысяч вершин, показали примерно 40% повышение производительности предложенного алгоритма по сравнению с классическим алгоритмом Флойда-Уоршалла. Предложенный алгоритм также показал выигрыш в 25–35% по сравнению с блочным алгоритмом Флойда-Уоршалла, обладающим свойством пространственной локальности данных.
URI: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/47031
ISBN: 978-985-7267-19-4
Appears in Collections:BIG DATA and Advanced Analytics = BIG DATA и анализ высокого уровня : сборник научных статей (2022)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Prihozhy_Inference.pdf1.06 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record Google Scholar

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.