Task3 pipeline

[DaryaNechaeva]

Описание

Реализован динамический конвейер для пакетной обработки нескольких RGB-изображений. Архитектура:
Reader → [bounded queue] → Convolver → [bounded queue] → Writer.

• Reader – загружает изображения с диска, создаёт задачи (PipelineItem).
• Convolver – применяет свёртку (любая из стратегий задачи 2) к полученному изображению.
• Writer – сохраняет обработанные изображения.

Ключевые особенности

• Динамическое перераспределение ролей: отдельный поток-диспетчер каждые 150 мс оценивает заполненность очередей и переключает свободные потоки между ролями Reader, Convolver, Writer для балансировки нагрузки.
• Backpressure: фиксированная ёмкость очередей (кольцевые буферы) автоматически блокирует производителя при заполнении, предотвращая переполнение памяти.
• Минимальное число потоков – 3 (1 читатель + 1 писатель + хотя бы 1 вычислитель). При передаче меньшего значения автоматически заменяется на 3.
• Внутренняя параллелизация – каждый вычислитель использует OpenMP; в бенчмарках число потоков фиксировано (2), чтобы изолировать эффект масштабирования конвейера.

CLI для конвейера

./conv --pipeline --filter <name> --strategy <name> --workers N in1 out1 [in2 out2 ...]

• --filter – фильтр (например, gaussian5).
• --strategy – стратегия свёртки внутри каждого вычислителя (sequential, rows, cols, pixels, tiles).
• --workers – общее число потоков конвейера (минимум 3, по умолчанию 4).

Тестирование корректности

• Тест запускает конвейер на нескольких изображениях и сравнивает выходы с последовательной обработкой (свёртка одного изображения за другим). Результаты идентичны для любых параметров (число workers, стратегия).

Анализ производительности

Методика: измеряется общее время обработки пакета из 10 или 20 синтетических изображений 512×512 RGB (фильтр gaussian5).

• Число workers: 3,4,6,10 → вычислителей 1,2,4,8 в начальной конфигурации.
• Стратегии свёртки: sequential, per_pixel, by_rows, by_cols, tiles.
• Фиксированный внутренний OpenMP: 2 потока на вычислитель.
• Повторений: 10. Baseline – последовательная обработка (без конвейера).

Результаты: подробные таблицы (среднее, мин/макс, stddev, speedup) и графики зависимости времени и ускорения от числа worker'ов, стратегии и размера пакета приведены в benchmarks/pipeline_conv_bench.md.

Сборка и использование

• Сборка – make
• Бенчмарк конвейера – make bench_pipeline → results/bench_pipeline.csv
• Запуск конвейера – ./conv --pipeline --filter gaussian --workers 6 img1.png out1.png img2.png out2.png
• Справка – ./conv --pipeline --help