GPU-accelerated compression techniques for floating-point data

Abstract

Observing the advances in the different areas of Computer Science, one can only take note of the increased need for data. The latter concerns not only the need for data to be transported but also the need for data to be stored. As the scale of the latter increases over time, disproportionally with the evolution of the software and hardware that has been developed to transport it, the research and industrial communities have turned their attention to compression and decompression as an avenue to satisfy these requirements. The latter is widely used by both academia and industry with some of the most notable applications being in data transfer protocols like http, with its support for multiple compression algorithms but most commonly GZIP, in database storage, as well as compression applications targeted for everyday computer users and used in the storage and transfer of files, to name a few. Those algorithms, which are known for their computational complexity, combined with the notable advance in GPU and GPU applications, which are known for their computational prowess, reveal many areas of research and experimentation.Παρατηρώντας τις εξελίξεις στους διάφορους τομείς της Επιστήμης των Υπολογιστών, κανείς μπορεί να διαπιστώσει την αυξημένη ανάγκη για δεδομένα. Η τελευταία αφορά όχι μόνο την ανάγκη μεταφοράς δεδομένων, αλλά και την ανάγκη αποθήκευσής τους. Καθώς η κλίμακα της αποθήκευσης αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου, δυσανάλογα με την εξέλιξη του λογισμικού και του υλικού που έχει αναπτυχθεί για τη μεταφορά τους, οι ερευνητικές και βιομηχανικές κοινότητες έχουν στρέψει την προσοχή τους στη συμπίεση και αποσυμπίεση ως μέσο για την κάλυψη αυτών των απαιτήσεων. Η τελευταία χρησιμοποιείται ευρέως τόσο από την ακαδημαϊκή κοινότητα όσο και από τη βιομηχανία, με ορισμένες από τις πιο αξιοσημείωτες εφαρμογές να βρίσκονται σε πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων όπως το HTTP, με την υποστήριξή του για πολλαπλούς αλγορίθμους συμπίεσης, αλλά πιο συνήθως το GZIP, στην αποθήκευση βάσεων δεδομένων, καθώς και σε εφαρμογές συμπίεσης που απευθύνονται σε καθημερινούς χρήστες υπολογιστών και χρησιμοποιούνται στην αποθήκευση και μεταφορά αρχείων, για να αναφέρουμε μερικές. Αυτοί οι αλγόριθμοι, που είναι γνωστοί για την υπολογιστική τους πολυπλοκότητα, σε συνδυασμό με την αξιοσημείωτη πρόοδο στις GPU και τις εφαρμογές GPU, οι οποίες είναι γνωστές για την υπολογιστική τους ισχύ, αποκαλύπτουν πολλούς τομείς έρευνας και πειραματισμού.