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Embora diversas classificações e métodos para geração de fractais existam, alguns
deles são descritos por algoritmos especialmente adequados para execuções paralelas, como é
o caso dos conjuntos de Mandelbrot e de Julia, devido ao fato de que, nestes conjuntos, cada
pixel da imagem pode ser processado de maneira completamente independente. Este fato,
aliado ao grande volume de cálculos aritméticos necessários para exibir os detalhes destes
objetos, faz com que a geração de fractais satisfaça perfeitamente os requisitos para fazer uso
máximo do poder computacional das GPUs. A análise de desempenho destes algoritmos
utilizando modelos paralelos de programação caracteriza o foco deste trabalho.
A escolha do tema deu-se com base no interesse do autor por fractais, especialmente
no que diz respeito ao nível de detalhes das imagens, às formas de aparência exótica e à
fundamentação matemática que envolve esta área de estudo. Este interesse foi unido à
percepção de um crescente uso de modelos de programação que façam uso de dispositivos
gráficos como ferramentas computacionais de propósito geral, em especial a arquitetura
CUDA, sendo aplicados a problemas nos mais diversos ramos da ciência, motivando a
pesquisa sobre trabalhos existentes que correlacionassem estas duas áreas. Constatou-se que,
apesar de existirem diversas referências e exemplos de algoritmos na literatura sobre geração
de fractais baseados em algoritmos paralelos, incluindo materiais recentes já abordando o
tema com o uso de GPUs, existe uma carência de estudos que apresentem análises de
desempenho e comparativos entre os resultados obtidos a partir da execução destes algoritmos
com modelos baseados em GPUs e processadores tradicionais. Além disso, o fato de julgar
que os dois temas – geração de fractais e programação paralela e com GPUs – unem estudos
nos âmbitos da ciência e da computação consistiu em uma motivação adicional a este estudo,
de modo que sejam plenamente pertinentes ao curso do autor. Assim, surgiu o problema
abordado neste trabalho: qual o ganho de desempenho que pode ser alcançado ao se utilizar
GPUs para a geração de fractais, em comparação com modelos de programação tradicionais
baseados em CPUs?
Desta forma, o objetivo geral deste estudo é verificar o ganho de desempenho
alcançado para algoritmos para geração de fractais executados em uma arquitetura many-core,
neste caso utilizando uma GPU através do modelo de programação CUDA, comparando os
resultados obtidos com o desempenho dos mesmos algoritmos sendo executados de forma
sequencial e paralela em uma CPU multi-core, utilizando o modelo OpenMP. Para alcançar
este objetivo geral foram definidos os seguintes objetivos específicos: a realização de uma
pesquisa bibliográfica sobre fractais, programação paralela e modelos de programação
utilizando GPUs como ferramentas computacionais de propósito geral; o desenvolvimento de