Paralelização do Algoritmo Floyd-Warshall usando GPU

Este artigo apresenta uma implementação paralela baseada em Graphics Processing Unit (GPU) para o problema da identicação dos caminhos mínimos entre todos os pares de vértices em um grafo. A implementação é baseada no algoritmo Floyd-Warshall e tira o máximo proveito da arquitetura multithreaded das GPUs atuais. Nossa solução reduz a comunicação entre a Central Processing Unit (CPU) e a GPU, melhora a utilização dos Streaming Multiprocessors (SMs) e faz um uso intensivo de acesso aglutinado em memória para otimizar o acesso de dados do grafo. A vantagem da implementação proposta é demonstrada por vários grafos gerados aleatoriamente utilizando a ferramenta GTgraph. Grafos contendo milhares de vértices foram gerados e utilizados nos experimentos. Os resultados mostraram um excelente desempenho em diversos grafos, alcançando ganhos de até 149x, quando comparado com uma implementação sequencial, e superando implementações tradicionais por um fator de quase quatro vezes. Nossos resultados conrmam que implementações baseadas em GPU podem ser viáveis mesmo para algoritmos de grafos cujo acessos à memória e distribuição de trabalho são irregulares e causam dependência de dados.