Analyzing the effects of transient faults into applications

As computer chips implementation technologies evolve to obtain more performance, those computer chips are using smaller components, with bigger density of transistors and working with lower power voltages. All these factors turn the computer chips less robust and increase the probability of a transient fault. Transient faults may occur once and never more happen the same way in a computer system lifetime. There are distinct consequences when a transient fault occurs: the operating system might abort the execution if the change produced by the fault is detected by bad behavior of the application, but the biggest risk is that the fault produces an undetected data corruption that modifies the application final result without warnings (for example a bit flip in some crucial data). With the objective of researching transient faults in computer system’s processor registers and memory we have developed an extension of HP’s and AMD joint full system simulation environment, named COTSon. This extension allows the injection of faults that change a single bit in processor registers and memory of the simulated computer. The developed fault injection system makes it possible to: evaluate the effects of single bit flip transient faults in an application, analyze an application robustness against single bit flip transient faults and validate fault detection mechanism and strategies.

Deadlock avoidance with virtual channels

High Performance Computing is a rapidly evolving area of computer science which attends to solve complicated computational problems with the combination of computational nodes connected through high speed networks. This work concentrates on the networks problems that appear in such networks and specially focuses on the Deadlock problem that can decrease the efficiency of the communication or even destroy the balance and paralyze the network. Goal of this work is the Deadlock avoidance with the use of virtual channels, in the switches of the network where the problem appears. The deadlock avoidance assures that will not be loss of data inside network, having as result the increased latency of the served packets, due to the extra calculation that the switches have to make to apply the policy.

Performance analysis and tuning in multicore environments

Performance analysis is the task of monitor the behavior of a program execution. The main goal is to find out the possible adjustments that might be done in order improve the performance. To be able to get that improvement it is necessary to find the different causes of overhead. Nowadays we are already in the multicore era, but there is a gap between the level of development of the two main divisions of multicore technology (hardware and software). When we talk about multicore we are also speaking of shared memory systems, on this master thesis we talk about the issues involved on the performance analysis and tuning of applications running specifically in a shared Memory system. We move one step ahead to take the performance analysis to another level by analyzing the applications structure and patterns. We also present some tools specifically addressed to the performance analysis of OpenMP multithread application. At the end we present the results of some experiments performed with a set of OpenMP scientific application.

Alineamiento múltiple de secuencias con T-Coffee: una aproximación paralela

Las aplicaciones de alineamiento múltiple de secuencias son prototipos de aplicaciones que requieren elevada potencia de cómputo y memoria. Se destacan por la relevancia científica que tienen los resultados que brindan a investigaciones científicas en el campo de la biomedicina, genética y farmacología. Las aplicaciones de alineamiento múltiple tienen la limitante de que no son capaces de procesar miles de secuencias, por lo que se hace necesario crear un modelo para resolver la problemática. Analizando el volumen de datos que se manipulan en el área de las ciencias biológica y la complejidad de los algoritmos de alineamiento de secuencias, la única vía de solución del problema es a través de la utilización de entornos de cómputo paralelos y la computación de altas prestaciones. La investigación realizada por nosotros tiene como objetivo la creación de un modelo paralelo que le permita a los algoritmos de alineamiento múltiple aumentar el número de secuencias a procesar, tratando de mantener la calidad en los resultados para garantizar la precisión científica. El modelo que proponemos emplea como base la clusterización de las secuencias de entrada utilizando criterios biológicos que permiten mantener la calidad de los resultados. Además, el modelo se enfoca en la disminución del tiempo de cómputo y consumo de memoria. Para presentar y validar el modelo utilizamos T-Coffee, como plataforma de desarrollo e investigación. El modelo propuesto pudiera ser aplicado a cualquier otro algoritmo de alineamiento múltiple de secuencias.

Análisis y sintonización de aplicaciones paralelas/distribuidas de bioinformática: caso de estudio mpiBLAST

En termes de temps d'execució i ús de dades, les aplicacions paral·leles/distribuïdes poden tenir execucions variables, fins i tot quan s'empra el mateix conjunt de dades d'entrada. Existeixen certs aspectes de rendiment relacionats amb l'entorn que poden afectar dinàmicament el comportament de l'aplicació, tals com: la capacitat de la memòria, latència de la xarxa, el nombre de nodes, l'heterogeneïtat dels nodes, entre d'altres. És important considerar que l'aplicació pot executar-se en diferents configuracions de maquinari i el desenvolupador d'aplicacions no port garantir que els ajustaments de rendiment per a un sistema en particular continuïn essent vàlids per a d'altres configuracions. L'anàlisi dinàmica de les aplicacions ha demostrat ser el millor enfocament per a l'anàlisi del rendiment per dues raons principals. En primer lloc, ofereix una solució molt còmoda des del punt de vista dels desenvolupadors mentre que aquests dissenyen i evaluen les seves aplicacions paral·leles. En segon lloc, perquè s'adapta millor a l'aplicació durant l'execució. Aquest enfocament no requereix la intervenció de desenvolupadors o fins i tot l'accés al codi font de l'aplicació. S'analitza l'aplicació en temps real d'execució i es considra i analitza la recerca dels possibles colls d'ampolla i optimitzacions. Per a optimitzar l'execució de l'aplicació bioinformàtica mpiBLAST, vam analitzar el seu comportament per a identificar els paràmetres que intervenen en el rendiment d'ella, com ara: l'ús de la memòria, l'ús de la xarxa, patrons d'E/S, el sistema de fitxers emprat, l'arquitectura del processador, la grandària de la base de dades biològica, la grandària de la seqüència de consulta, la distribució de les seqüències dintre d'elles, el nombre de fragments de la base de dades i/o la granularitat dels treballs assignats a cada procés. El nostre objectiu és determinar quins d'aquests paràmetres tenen major impacte en el rendiment de les aplicacions i com ajustar-los dinàmicament per a millorar el rendiment de l'aplicació. Analitzant el rendiment de l'aplicació mpiBLAST hem trobat un conjunt de dades que identifiquen cert nivell de serial·lització dintre l'execució. Reconeixent l'impacte de la caracterització de les seqüències dintre de les diferents bases de dades i una relació entre la capacitat dels workers i la granularitat de la càrrega de treball actual, aquestes podrien ser sintonitzades dinàmicament. Altres millores també inclouen optimitzacions relacionades amb el sistema de fitxers paral·lel i la possibilitat d'execució en múltiples multinucli. La grandària de gra de treball està influenciat per factors com el tipus de base de dades, la grandària de la base de dades, i la relació entre grandària de la càrrega de treball i la capacitat dels treballadors.

Configuración de la base de datos espacial de los servidores web del parque de collserola, y aplicación de la funcionalidad de los clientes web caso Incidencias faunística

El projecte d'incidències faunística està emmarcat a la 10 edició del Màster en Tecnologies de la Informació Geogràfica. Aquest projecte està realitzat pel consorci del Parc de Collserola i té dos objectius: el primer és muntar una base de dades en PostgreSQL amb arxius que es trobaven en format shapefile i van ser exportats a Postgis pel maneig de la cartografia i les seves taules que són les que constituïxen la base de dades. El segon objectiu va ser crear una eina on l'usuari del parc pogués reportar incidències faunístiques mitjançant la web i aquesta així mateix poder ser representada al mapa. Dins del projecte s’han fet servir eines de programació per a generar la interfície amb els mapes, emprant els llenguatges Javascript, php, html.

La programació al servei de la matemàtica

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. La programació al servei de la matemàtica és un programa informàtic fet amb Excel i Visual Basic. Resol equacions de primer grau, equacions de segon grau, sistemes d'equacions lineals de dues equacions i dues incògnites, sistemes d'equacions lineals compatibles determinats de tres equacions i tres incògnites i troba zeros de funcions amb el teorema de Bolzano. En cadascun dels casos, representa les solucions gràficament. Per a això, en el treball s'ha hagut de treballar, en matemàtiques, amb equacions, nombres complexos, la regla de Cramer per a la resolució de sistemes, i buscar la manera de programar un mètode iteratiu pel teorema de Bolzano. En la part gràfica, s'ha resolt com fer taules de valors amb dues i tres variables i treballar amb rectes i plans. Per la part informàtica, s'ha emprat un llenguatge nou per l'alumne i, sobretot, ha calgut saber decidir on posar una determinada instrucció, ja que el fet de variar-ne la posició una sola lí­nea ho pot canviar tot. A més d'això, s'han resolt altres problemes de programació i també s'ha realitzat el disseny de pantalles.

Sistema de copia de seguridad automática para un programa de diseño técnico

Partint de les mancances quant a salvaguarda de dades presents en un programa de disseny tècnic, es du a terme un estudi de les tècniques necessàries per a solucionar aquestes i es detalla la seva posterior implementació en forma de llibreria. Així, s’aconsegueix oferir les funcionalitats de recuperació de dades, anul·lació d’operacions i històric de canvis, sense afectar de forma apreciable a les prestacions del programari.

Auditoria ambiental de l'edifici de l'Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l'Ajuntament de Sitges

Aquest projecte realitza una auditoria ambiental de l’edifici de l’Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l’Ajuntament de Sitges, com a primer pas per a la implantació d’un sistema de gestió ambiental (SGA), en acord amb el Reglament (CE) nº 761/2001, i la posterior obtenció d’un certificat de gestió i auditories ambientals (EMAS). L’auditoria s’inicia amb la identificació dels aspectes ambientals de l’edifici, mitjançant la recopilació de dades sobre consums energètics i hídrics, la estimació de la generació de residus i enquestes de mobilitat als treballadors. Aquestes dades són utilitzades per determinar els aspectes ambientals significatius i posteriorment, exposar una sèrie de propostes de millora per tal de corregir-los o minimitzar-los, com ara sistemes d’estalvi d’aigua, d’enllumenat, de producció d’electricitat i l’educació ambiental dels treballadors. Per a la implantació d’un SGA en la situació actual de l’edifici, es necessària, entre altres coses, la implantació d’un sistema de registre que arxivi els consums d’aigua, energia i generació de residus, per tal de dur un control de les despeses de cadascun dels vectors. A més, caldrà implementar un Programa de bones pràctiques ambientals en l’oficina per tal de reduir el consum elèctric, d’aigua i generació de residus, i la seva classificació per part dels treballadors.

Componente Editor & Analizador SPL-SQL de karat

Creación de un componente "Editor y Analizador para el lenguaje SPL-SQL" del producto karat para ayudar a los desarrolladores de una empresa en la programación de código de este lenguaje implementando diferentes funcionalidades que ayuden a esta tarea. El proyecto ha sido desarrollado con el lenguaje Java y la herramienta resultante adopta el formato de un Plug-in IDE Eclipse.

Creació d’un servidor de mapes OGC per a la consulta i publicació d’indicadors de l’Institut d’Estudis Regionals i Metropolitans de Barcelona (IERMB)

L’objectiu del projecte és la creació d’una proposta de servei d’Internet que proporcioni mapes temàtics per a la visualització i consulta de dades estadístiques territorials dels estudis i enquestes de l’Institut d’Estudis Regionals i Metropolitans de Barcelona (IERMB) en un entorn HTML. A més es fa servir el programari lliure de codi obert MapServer CGI per representar la informació geogràfica del servidor de mapes, així com també la programació amb codi HTML i les llibreries de codi JavaScript, OpenLayers + ExtJS i MapFish (que fa possible una interfície molt més agradable i entenedora connectant la part client i la part servidor).

Creació d'un sistema d'informació per a la gestió, visualització i ús de les dades d'anivellacions

El present projecte ha consistit en la creació del SIA, Sistema d’Informació d’Anivellacions. Un SIG integrat que ha estat creat per emmagatzemar, gestionar i consultar les dades d’anivellació topogràfica i GPS. El projecte ha comportat tres grans fases: en primer terme s’ha creat una BBDD en Oracle i, posteriorment, amb la finalitat de facilitar la inserció de dades, es crea una aplicació que permet la ràpida inclusió a la BBDD de les noves mesures que arribin a l’IGC. Finalment, es crea un visualitzador amb tecnologia ESRI, més concretament la nova API de Flex que ESRI ha desenvolupat.

El impacto de las aplicaciones intensivas de E/S en la planificación de trabajos en clusters no-dedicados

Con la mayor capacidad de los nodos de procesamiento en relación a la potencia de cómputo, cada vez más aplicaciones intensivas de datos como las aplicaciones de la bioinformática, se llevarán a ejecutar en clusters no dedicados. Los clusters no dedicados se caracterizan por su capacidad de combinar la ejecución de aplicaciones de usuarios locales con aplicaciones, científicas o comerciales, ejecutadas en paralelo. Saber qué efecto las aplicaciones con acceso intensivo a dados producen respecto a la mezcla de otro tipo (batch, interativa, SRT, etc) en los entornos no-dedicados permite el desarrollo de políticas de planificación más eficientes. Algunas de las aplicaciones intensivas de E/S se basan en el paradigma MapReduce donde los entornos que las utilizan, como Hadoop, se ocupan de la localidad de los datos, balanceo de carga de forma automática y trabajan con sistemas de archivos distribuidos. El rendimiento de Hadoop se puede mejorar sin aumentar los costos de hardware, al sintonizar varios parámetros de configuración claves para las especificaciones del cluster, para el tamaño de los datos de entrada y para el procesamiento complejo. La sincronización de estos parámetros de sincronización puede ser demasiado compleja para el usuario y/o administrador pero procura garantizar prestaciones más adecuadas. Este trabajo propone la evaluación del impacto de las aplicaciones intensivas de E/S en la planificación de trabajos en clusters no-dedicados bajo los paradigmas MPI y Mapreduce.

Sintonización dinámica de aplicaciones MPI

En la actualidad, la computación de altas prestaciones está siendo utilizada en multitud de campos científicos donde los distintos problemas estudiados se resuelven mediante aplicaciones paralelas/distribuidas. Estas aplicaciones requieren gran capacidad de cómputo, bien sea por la complejidad de los problemas o por la necesidad de solventar situaciones en tiempo real. Por lo tanto se debe aprovechar los recursos y altas capacidades computacionales de los sistemas paralelos en los que se ejecutan estas aplicaciones con el fin de obtener un buen rendimiento. Sin embargo, lograr este rendimiento en una aplicación ejecutándose en un sistema es una dura tarea que requiere un alto grado de experiencia, especialmente cuando se trata de aplicaciones que presentan un comportamiento dinámico o cuando se usan sistemas heterogéneos. En estos casos actualmente se plantea realizar una mejora de rendimiento automática y dinámica de las aplicaciones como mejor enfoque para el análisis del rendimiento. El presente trabajo de investigación se sitúa dentro de este ámbito de estudio y su objetivo principal es sintonizar dinámicamente mediante MATE (Monitoring, Analysis and Tuning Environment) una aplicación MPI empleada en computación de altas prestaciones que siga un paradigma Master/Worker. Las técnicas de sintonización integradas en MATE han sido desarrolladas a partir del estudio de un modelo de rendimiento que refleja los cuellos de botella propios de aplicaciones situadas bajo un paradigma Master/Worker: balanceo de carga y número de workers. La ejecución de la aplicación elegida bajo el control dinámico de MATE y de la estrategia de sintonización implementada ha permitido observar la adaptación del comportamiento de dicha aplicación a las condiciones actuales del sistema donde se ejecuta, obteniendo así una mejora de su rendimiento.

lntroducció de tècniques d'aprenentatge col·laboratiu en I'àmbit de bases de dades amb el suport de les tecnologies de la informació

Els canvi recents en els plans d’estudis de la UPC i la UOC tenen en compte el nou espai europeu d’educació superior (EEES). Una de les conseqüències directes a aquests canvis es la necessitat d'aprofitar i optimitzar el temps dedicat a les activitats d'aprenentatge que requereixen la participació activa de l’estudiant i que es realitzen de manera continuada durant el semestre. A més, I'EEES destaca la importància de les pràctiques, les relacions interpersonals i la capacitat per treballar en equip, suggerint la reducció de classes magistrals i l’augment d’activitats que fomentin tant el treball personal de l’estudiant com el cooperatiu. En l’àmbit de la docència informàtica d’assignatures de bases de dades el problema és especialment complex degut a que els enunciats de les proves no acostumen a tenir una solució única. Nosaltres hem desenvolupat una eina anomenada LEARN-SQL, l’objectiu de la qual és corregir automàticament qualsevol tipus de sentència SQL (consultes, actualitzacions, procediments emmagatzemats, disparadors, etc.) i discernir si la resposta aportada per l’estudiant és o no és correcta amb independència de la solució concreta que aquest proposi. D’aquesta manera potenciem l’autoaprenentatge i l’autoavaluació, fent possible la semi-presencialitat supervisada i facilitant l’aprenentatge individualitzat segons les necessitats de cada estudiant. Addicionalment, aquesta eina ajuda als professors a dissenyar les proves d’avaluació, permetent també la opció de revisar qualitativament les solucions aportades pels estudiants. Per últim, el sistema proporciona ajuda als estudiants per a que aprenguin dels seus propis errors, proporcionant retroalimentació de qualitat.