代写AMATH 483 / 583 (Roche) - Homework Set 4帮做C/C++语言

AMATH 483 / 583 (Roche) - Homework Set 4

Due Friday May 2, 5pm PT

April 25, 2025

Homework 4 (90 points)

1. (+10) Given matrix evaluate the action of A on the unit balls of R2 defined by the 1-norm, fined by the 1-norm, 2-norm, and ∞-norm (induced matrix norms).  Submit your work and drawings.

2.  (+20) Compiler Optimization of Matrix Multiplication Loop Permutations.  Implement C++ templated

gemm,  C  ←  αAB + βC  (A  ∈  Tm ×p ,  B  ∈  Tp ×n ,  C  ∈  Tm ×n ,  α , β  ∈  T)  for  {kij}  and  {jki}  loop permutations using the specifications provided here:

template 

void mm_jki(T a, const std::vector & A, const std::vector & B, T b,

std::vector & C, int m, int p, int n);

template 

void mm_kij(T a, const std::vector & A, const std::vector & B, T b,

std::vector & C, int m, int p, int n);

You will explore matrix multiply performance applying compiler optimization levels  -O0  and  -O3  for square matrices of dimension n = 2 to n = 512, stride one to these functions.  For reference, recall the loop order for outer loop, j  middle loop, k inner loop. Let each n be measured ntrial times and plot the average performance in FLOPs (flop count / time(seconds)) for each case versus n, ntrial ≥ 3.  Submit plots for both permutation variants that include both FP32 (float) and FP64 (double) compiler optimization results.

3.  (+20) Row major Matrix class.  Reference the file matrix class.hpp for the starter code for a Matrix class template for row major index referencing and std::vector for the matrix storage scheme.  Please put your function implementations in file matrix class.hpp, and submit matrix class.hpp.

•  (+5) Matrix transpose for A ∈ Rm ×n is defined A = Aj,i  and so AT  ∈ Rn ×m .  This method returns

a matrix as defined by the class.

Matrix  transpose() const{}

Matrix infinity norm for A ∈ Rm ×n  is defined This method returns a number.

T infinityNorm() const{}

•  (+5) Write the method to operator overload multiplication * for the matrix class I provided.  This method returns a matrix as defined by the class.

Matrix  operator*(const Matrix  &other) const{}

•  (+5) Write the method to operator overload addition + for the matrix class I provided.  This method returns a matrix as defined by the class.

template 

Matrix  Matrix ::operator+(const Matrix  &other) const{}

4.  (+10) Extremum.   Consider the surface dened by xy + 2xz  = 55 and  (x, y, z) R3 .  Find  (a) the

coordinate instance(s) affiliated with the minimum distance from a point on the surface to the origin, and (b) the value of the minimum distance.  You will find (may safely assume) the domain [−3, 3] × [−3, 3] × [−3, 3] ∈ R3  holds the correct coordinate instance(s).

5.  (+10) IO bandwidth.  Write a C++ function that writes type double square matrices in column major order to file in binary.  Measure the time required to complete the write for matrices of dimension 32, 64, 128, ...  16384 (2GB). Write a C++ function that reads binary matrices from le to type double matrices in memory. Measure the time required to complete each read for the same dimensions.  (a) Make a single plot of the read and write  measurements with the bandwidth (bytes per second) on the y-axis, and the problem dimension on the x-axis.  Submit your plot.

6.  (+20) File access time.  (a) Write C++ functions for the given function declarations that perform. row and column swap operations on a type double matrix stored in a file in column major index order.  Test the swapping capabilities for correctness.  Put the functions you write in file file swaps.hpp.  (b) Conduct a performance test for square matrix dimensions 16, 32, 64,  128,  ...  8192, measuring the time required to conduct file-based  row  and  column  swaps separately.  Let each operation be measured ntrial times, ntrial ≥ 3. Make a single plot of the row and column swap average times on the y-axis (log10 (time)) and the problem dimension on the x-axis.  Submit your header file file swaps.hpp and plot.  You may find the code snippet helpful.

void swapRows InFile(std:: fstream &file , int nRows , int nCols , int i, int j);

void swapCol sInFile(std:: fstream &file , int nRows , int nCols , int i, int j);

// snippet

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include "file_swaps .hpp"

int main(int argc , char *argv[])

{

// Generate the matrix

std::vector  matrix(numRows * numCols);

// init matrix elements in column major order

// write the matrix to a file

std:: f stream file(filename , std:: ios:: out  |  std:: ios::binary);

file .write(reinterpret_cast (&matrix[0]), numRows * numCols * sizeof(double));

file . close();

// Open the file in read -write mode for swapping

std:: f stream fileToSwap(filename , std:: ios:: in  |  std:: ios:: out  |  std:: ios::binary);

// Get random indices i an d j for row swapping

// Measure the time required for row swapping using file I/O

auto startTime = std:: chrono::high_resolution_clock::now();

// Swap rows i and j in the file version of the matrix

swapRows InFile(fileToSwap , numRows , numCols , i, j);

auto endTime = std:: chrono::high_resolution_clock::now();

std:: chrono::duration  duration = endTime - startTime;

// Close the file after swapping

fileToSwap . close();

// . . .

// after each problem size delete the test file

std::remove(filename . c_str());

// . . .

}


热门主题

课程名

mktg2509 csci 2600 38170 lng302 csse3010 phas3226 77938 arch1162 engn4536/engn6536 acx5903 comp151101 phl245 cse12 comp9312 stat3016/6016 phas0038 comp2140 6qqmb312 xjco3011 rest0005 ematm0051 5qqmn219 lubs5062m eee8155 cege0100 eap033 artd1109 mat246 etc3430 ecmm462 mis102 inft6800 ddes9903 comp6521 comp9517 comp3331/9331 comp4337 comp6008 comp9414 bu.231.790.81 man00150m csb352h math1041 eengm4100 isys1002 08 6057cem mktg3504 mthm036 mtrx1701 mth3241 eeee3086 cmp-7038b cmp-7000a ints4010 econ2151 infs5710 fins5516 fin3309 fins5510 gsoe9340 math2007 math2036 soee5010 mark3088 infs3605 elec9714 comp2271 ma214 comp2211 infs3604 600426 sit254 acct3091 bbt405 msin0116 com107/com113 mark5826 sit120 comp9021 eco2101 eeen40700 cs253 ece3114 ecmm447 chns3000 math377 itd102 comp9444 comp(2041|9044) econ0060 econ7230 mgt001371 ecs-323 cs6250 mgdi60012 mdia2012 comm221001 comm5000 ma1008 engl642 econ241 com333 math367 mis201 nbs-7041x meek16104 econ2003 comm1190 mbas902 comp-1027 dpst1091 comp7315 eppd1033 m06 ee3025 msci231 bb113/bbs1063 fc709 comp3425 comp9417 econ42915 cb9101 math1102e chme0017 fc307 mkt60104 5522usst litr1-uc6201.200 ee1102 cosc2803 math39512 omp9727 int2067/int5051 bsb151 mgt253 fc021 babs2202 mis2002s phya21 18-213 cege0012 mdia1002 math38032 mech5125 07 cisc102 mgx3110 cs240 11175 fin3020s eco3420 ictten622 comp9727 cpt111 de114102d mgm320h5s bafi1019 math21112 efim20036 mn-3503 fins5568 110.807 bcpm000028 info6030 bma0092 bcpm0054 math20212 ce335 cs365 cenv6141 ftec5580 math2010 ec3450 comm1170 ecmt1010 csci-ua.0480-003 econ12-200 ib3960 ectb60h3f cs247—assignment tk3163 ics3u ib3j80 comp20008 comp9334 eppd1063 acct2343 cct109 isys1055/3412 math350-real math2014 eec180 stat141b econ2101 msinm014/msing014/msing014b fit2004 comp643 bu1002 cm2030
联系我们
EMail: 99515681@qq.com
QQ: 99515681
留学生作业帮-留学生的知心伴侣!
工作时间:08:00-21:00
python代写
微信客服:codinghelp
站长地图