We present a new parallel model of computation suitable for spatial architectures, for which the energy used for communication heavily depends on the distance of the communicating processors. In our model, processors have locations on a conceptual two-dimensional grid, and their distance therein determines their communication cost. In particular, we introduce the energy cost of a spatial computation, which measures the total distance traveled by all messages, and study the depth of communication, which measures the largest number of hops of a chain of messages. We show matching energy lower and upper bounds for many foundational problems, including sorting, median selection, and matrix multiplication. Our model does not depend on any parameters other than the input shape and size, simplifying algorithm analysis. We also show how to simulate PRAM algorithms in our model and how to obtain results for a more complex model that introduces the size of the local memories of the processors as a parameter.


翻译:我们提出了一个适合空间结构的新的平行计算模型,用于通信的能量在很大程度上取决于通信处理器的距离。在我们的模型中,处理器的位置在概念二维网格上,其距离决定其通信成本。特别是,我们引入了空间计算的能量成本,以测量所有电文所穿行的总距离,并研究通信的深度,以测量信息链的最大跳跃。我们显示了许多基本问题,包括分类、中位选择和矩阵乘法,能匹配能量的下限和上限。我们的模型并不取决于输入形状和大小以外的参数,简化算法分析。我们还展示了如何模拟模型中的动算法,以及如何为一个更复杂的模型获取结果,该模型将处理器的当地记忆作为参数。

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