Research Article

Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri

Volume: 28 Number: 84 September 30, 2026
TR EN

Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri

Abstract

Seyrek alt üçgen matris çözümünün (SAÜMÇ) çok çekirdekli mimarilerde optimizasyonu, veri bağımlılıklarından ve girdi matrisin düzensiz seyreklik yapısından kaynaklanan performans darboğazları nedeniyle zordur. Literatürde, matrisi daha küçük alt problemlere bölerek ve bu alt problemleri uygun yöntemlerle ve/veya uygun mimariler üzerinde çözerek performansı artırmayı amaçlayan geniş bir SpTRSV optimizasyon yöntemleri yelpazesi bulunmaktadır. Matrisin bölünmesine alternatif olarak, bağımlılık grafının dönüştürülmesi yoluyla seyreklik yapısının daha homojen bir hâle getirilmesi de etkili bir optimizasyon yöntemi olarak literatürde öne çıkmıştır. Satırlarla temsil edilen denklemleri yeniden yazarak bağımlılık grafını dönüştürmek, sınırlı hesaplamalara sahip bölgelerde paralel yürütmeyi etkinleştirir veya geliştirir, yük dengelemesini sağlar ve grafın kritik patika uzunluğunu azaltır. Bu çalışmada, seyrek girdi matrisinin ve kullanılan mimarinin özelliklerinden yararlanan üç sezgisel (heuristic) tabanlı graf dönüşüm stratejisi önerilmektedir. İki farklı SAÜMÇ uygulamasıyla yapılan deneylerde, geliştirilen stratejiler 3,42× ve 2,88×’e kadar hızlanma elde ederek, literatürdeki sezgisel tabanlı bir dönüşüm stratejisinin ulaştığı 2,13× ve 1,31×’lik en yüksek hızlanmaları aşmaktadır. Geliştirilen graf dönüşüm stratejileri, kullanılan SAÜMÇ algoritmasından bağımsız olup diğer optimizasyon teknikleriyle entegre edilebilir niteliktedir; bu da esneklik ve taşınabilirlik sağlamaktadır.

Keywords

Supporting Institution

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜḂİTAK)

Project Number

121E612

Ethical Statement

Hazırlanan makalede etik kurul izni alınmasına gerek yoktur.

References

  1. Naumov M. Parallel Solution of Sparse Triangular Linear Systems in Preconditioned Iterative Methods on the GPU. NVIDIA, Technical Report; 2011.
  2. Saad Y. Iterative Methods for Sparse Linear Systems. Computers & Mathematics with Applications 2001;8:423-440. doi:10.1016/S0898-1221(01)80034-2.
  3. Van Loan CF, Golub GH. Matrix Computations. 3rd ed. Baltimore: Johns Hopkins University Press; 1996.
  4. Çuğu İ. Parallel Solution of Sparse Triangular Linear Systems on Multicore Platforms [Yüksek Lisans Tezi]. Ankara: Bilkent Üniversitesi; 2018.
  5. Ahmad N, Yılmaz B, Unat D. A Split Execution Model for SpTRSV. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems 2021;32(11):2809-2822. doi:10.1109/TPDS.2021.3074501.
  6. Bradley AM. A Hybrid Multithreaded Direct Sparse Triangular Solver. İçinde: SIAM Workshop on Combinatorial Scientific Computing (CSC), Philadelphia; 2016, s. 13-22. doi:10.1137/1.9781611974690.ch2.
  7. Mayer J. Parallel Algorithms for Solving Linear Systems with Sparse Triangular Matrices. Computing 2009;86(4):291-312. doi:10.1007/s00607-009-0066-3.
  8. Totoni E, Heath MT, Kale LV. Structure-Adaptive Parallel Solution of Sparse Triangular Linear Systems. Parallel Computing 2014;40(9):454-470. doi:10.1016/j.parco.2014.06.006.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Parallel and Distributed System, Performance Evaluation, High Performance Computing

Journal Section

Research Article

Publication Date

September 30, 2026

Submission Date

November 17, 2025

Acceptance Date

January 26, 2026

Published in Issue

Year 2026 Volume: 28 Number: 84

APA
Yilmaz, B. (2026). Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi, 28(84), 409-423. https://doi.org/10.21205/deufmd.2026288408
AMA
1.Yilmaz B. Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri. DEUFMD. 2026;28(84):409-423. doi:10.21205/deufmd.2026288408
Chicago
Yilmaz, Buse. 2026. “Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi 28 (84): 409-23. https://doi.org/10.21205/deufmd.2026288408.
EndNote
Yilmaz B (September 1, 2026) Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 28 84 409–423.
IEEE
[1]B. Yilmaz, “Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri”, DEUFMD, vol. 28, no. 84, pp. 409–423, Sept. 2026, doi: 10.21205/deufmd.2026288408.
ISNAD
Yilmaz, Buse. “Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 28/84 (September 1, 2026): 409-423. https://doi.org/10.21205/deufmd.2026288408.
JAMA
1.Yilmaz B. Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri. DEUFMD. 2026;28:409–423.
MLA
Yilmaz, Buse. “Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi, vol. 28, no. 84, Sept. 2026, pp. 409-23, doi:10.21205/deufmd.2026288408.
Vancouver
1.Buse Yilmaz. Seyrek Alt Üçgen Matris Çözümü Optimizasyonu İçin Verimli Graf Dönüşüm Stratejileri. DEUFMD. 2026 Sep. 1;28(84):409-23. doi:10.21205/deufmd.2026288408

This journal is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0).

download?token=eyJhdXRoX3JvbGVzIjpbXSwiZW5kcG9pbnQiOiJmaWxlIiwicGF0aCI6IjliNTAvMDBjMi8xZmIxLzY5MjZmZDIyOGE1NzgyLjA3MzU5MTk2LnBuZyIsImV4cCI6MTc2NDE2OTMzMSwibm9uY2UiOiI2MTU1ODg1NGZlYzhkZTA1OThkNTU2NGFmYTQzYTc0YiJ9.O5b4Ex8bMlFv5797LL8VnE9YWS_X5880dfbmOp2-kc8