Balanceo distribuido del encaminamiento para topologías fat-tree sobre redes Infiniband

Las redes de interconexión juegan un papel importante en el rendimiento de los sistemas de altas prestaciones. Actualmente la gestión del encaminamiento de los mensajes es un factor determinante para mantener las prestaciones de la red. Nuestra propuesta es trabajar sobre un algoritmo de encaminamiento adaptativo, que distribuye el encaminamiento de los mensajes para evitar los problemas de congestión en las redes de interconexión, que aparecen por el gran volumen de comunicaciones de aplicaciones científicas ó comerciales. El objetivo es ajustar el algoritmo a una topología muy utilizada en los sistemas actuales como lo es el fat‐tree, e implementarlo en una tecnología Infiniband. En la experimentación realizada comparamos el método de control de congestión de la arquitectura Infiniband, con nuestro algoritmo. Los resultados obtenidos muestran que mejoramos los niveles de latencia por encima de un 50% y de throughput entre un 38% y un 81%.

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.

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.

Predictive and distributed routing balancing (PR-DRB): high speed interconnection networks

Current parallel applications running on clusters require the use of an interconnection network to perform communications among all computing nodes available. Imbalance of communications can produce network congestion, reducing throughput and increasing latency, degrading the overall system performance. On the other hand, parallel applications running on these networks posses representative stages which allow their characterization, as well as repetitive behavior that can be identified on the basis of this characterization. This work presents the Predictive and Distributed Routing Balancing (PR-DRB), a new method developed to gradually control network congestion, based on paths expansion, traffic distribution and effective traffic load, in order to maintain low latency values. PR-DRB monitors messages latencies on intermediate routers, makes decisions about alternative paths and record communication pattern information encountered during congestion situation. Based on the concept of applications repetitiveness, best solution recorded are reapplied when saved communication pattern re-appears. Traffic congestion experiments were conducted in order to evaluate the performance of the method, and improvements were observed.

Modelo de red de interconexión basado en enlace

La computación de altas prestaciones es una área de la informática que evoluciona rápidamente, en la que actualmente aparecen nuevos computadores que llegan a los petaflops. Al principio del trabajo, se estudian los distintos tipos de redes de interconexión y los modelos de red que se utilizan para medir su latencia. El objetivo de este trabajo, es el diseño, implementación y simulación de un modelo de red de interconexión basado en enlace, que tiene en cuenta la información de topología y enrutamiento de la red de interconexión. Teniendo en cuenta que los modelos son una abstracción del sistema, en éste trabajo se hace la verificación y validación del modelo, para asegurar que éste se aproxima a lo planteado en el diseño y también que se parece al sistema que se quiere modelar.

Design of Novel Frequency Generation Circuit with Application to Ultra-Wideband Distributed Oscillators

Given the urgence of a new paradigm in wireless digital trasmission which should allow for higher bit rate, lower latency and tigher delay constaints, it has been proposed to investigate the fundamental building blocks that at the circuital/device level, will boost the change towards a more efficient network architecture, with high capacity, higher bandwidth and a more satisfactory end user experience. At the core of each transciever, there are inherently analog devices capable of providing the carrier signal, the oscillators. It is strongly believed that many limitations in today's communication protocols, could be relieved by permitting high carrier frequency radio transmission, and having some degree of reconfigurability. This led us to studying distributed oscillator architectures which work in the microwave range and possess wideband tuning capability. As microvave oscillators are essentially nonlinear devices, a full nonlinear analyis, synthesis, and optimization had to be considered for their implementation. Consequently, all the most used nonlinear numerical techniques in commercial EDA software had been reviewed. An application of all the aforementioned techniques has been shown, considering a systems of three coupled oscillator ("triple push" oscillator) in which the stability of the various oscillating modes has been studied. Provided that a certain phase distribution is maintained among the oscillating elements, this topology permits a rise in the output power of the third harmonic; nevertheless due to circuit simmetry, "unwanted" oscillating modes coexist with the intenteded one. Starting with the necessary background on distributed amplification and distributed oscillator theory, the design of a four stage reverse mode distributed voltage controlled oscillator (DVCO) using lumped elments has been presented. All the design steps have been reported and for the first time a method for an optimized design with reduced variations in the output power has been presented. Ongoing work is devoted to model a wideband DVCO and to implement a frequency divider.

Estudi i primera fase per la implementació del FOFB al Sincrotró ALBA

Aquest treball és la culminació de les pràctiques realitzades al sincrotró ALBA. Situat a Cerdanyola del Vallès, ALBA és un accelerador de 3a generació que permet emmagatzemar un feix d'electrons confinat de fins a 400 mA a 3GeV d'energia, amb l'objectiu d'obtenir llum a partir dels girs provocats al feix. Els sincrotrons moderns com el d'ALBA, el que pretenen és aconseguir un major control i estabilitat de la llum. Per aconseguir-ho, cal que el feix d'electrons que creen la llum estigui controlat al màxim i la seva òrbita sigui estable. Amb aquest objectiu els sincrotrons estant implementant sistemes de Fast Orbit FeedBack (FOFB) o sistemes realimentats de correcció ràpida de l'òrbita, per realitzar correccions d'almenys 100Hz que estabilitzin el feix d'electrons amb menys d'un 10% de l'amplada del feix (5-10μm). El treball exposa el desenvolupament d'una part del sistema de correcció ràpida de l'òrbita dels electrons (FOFB) que s'està duent a terme al sincrotró ALBA. Concretament, s’han revisat els estudis previs realitzats durant la fase de disseny del sincrotró, s’han recalculat funcions de transferència i retards de tots els elements involucrats al sistema. També s’han realitzat simulacions per confirmar la viabilitat del sistema amb les noves dades i finalment s’ha desenvolupat part de la unitat de control determinant el Hardware i s'ha adquirit dades que permetran analitzar el soroll de l'òrbita que en futurs treballs determinaran millor l'algorisme de la unitat de control.

How we experience immersive virtual environments: the concept of presence and its measurement

This paper reviews the concept of presence in immersive virtual environments, the sense of being there signalled by people acting and responding realistically to virtual situations and events. We argue that presence is a unique phenomenon that must be distinguished from the degree of engagement, involvement in the portrayed environment. We argue that there are three necessary conditions for presence: the (a) consistent low latency sensorimotor loop between sensory data and proprioception; (b) statistical plausibility: images must be statistically plausible in relation to the probability distribution of images over natural scenes. A constraint on this plausibility is the level of immersion;(c) behaviour-response correlations: Presence may be enhanced and maintained over time by appropriate correlations between the state and behaviour of participants and responses within the environment, correlations that show appropriate responses to the activity of the participants. We conclude with a discussion of methods for assessing whether presence occurs, and in particular recommend the approach of comparison with ground truth and give some examples of this.

Anonymous Routing Protocol in decentralized networks

Peer-reviewed

VoIP: Making Secure Calls and Maintaining High Call Quality

Modern multimedia communication tools must have high security, high availability and high quality of service (QoS). Any security implementation will directly impact on QoS. This paper will investigate how end-to-end security impacts on QoS in Voice over Internet Protocol (VoIP). The QoS is measured in terms of lost packet ratio, latency and jitter using different encryption algorithms, no security and just the use of IP firewalls in Local and Wide Area Networks (LAN and WAN). The results of laboratory tests indicate that the impact on the overall performance of VoIP depends upon the bandwidth availability and encryption algorithm used. The implementation of any encryption algorithm in low bandwidth environments degrades the voice quality due to increased loss packets and packet latency, but as bandwidth increases encrypted VoIP calls provided better service compared to an unsecured environment.

How we experience immersive virtual environments: the concept of presence and its measurement

This paper reviews the concept of presence in immersive virtual environments, the sense of being there signalled by people acting and responding realistically to virtual situations and events. We argue that presence is a unique phenomenon that must be distinguished from the degree of engagement, involvement in the portrayed environment. We argue that there are three necessary conditions for presence: the (a) consistent low latency sensorimotor loop between sensory data and proprioception; (b) statistical plausibility: images must be statistically plausible in relation to the probability distribution of images over natural scenes. A constraint on this plausibility is the level of immersion;(c) behaviour-response correlations: Presence may be enhanced and maintained over time by appropriate correlations between the state and behaviour of participants and responses within the environment, correlations that show appropriate responses to the activity of the participants. We conclude with a discussion of methods for assessing whether presence occurs, and in particular recommend the approach of comparison with ground truth and give some examples of this.

Bupivacaine 0.5 % versus articaine 4 % for the removal of lower third molars. A crossover randomized controlled trial

Objective: To compare the anesthetic action of 0.5% bupivacaine in relation to 4% articaine, both with 1:200,000 epinephrine, in the surgical removal of lower third molars. As a secondary objective hemodynamic changes using both anesthetics were analyzed. Study Design: Triple-blind crossover randomized clinical trial. Eighteen patients underwent bilateral removal of impacted lower third molars using 0.5% bupivacaine or 4% articaine in two different appointments. Preoperative, intraoperative and postoperative variables were recorded. Differences were assessed with McNemar tests and repeated measures ANOVA tests. Results: Both solutions exhibited similar latency times and intraoperative efficacy. Statistical significant lower pain levels were observed with bupivacaine between the fifth (p=0.011) and the ninth (p=0.007) postoperative hours. Bupivacaine provided significantly longer lasting soft tissue anesthesia (p<0.05). Systolic blood pressure and heart rate values were significantly higher with articaine. Conclusions: Bupivacaine could be a valid alternative to articaine especially due to its early postoperative pain prevention ability.

A prospective, randomized, triple-blind comparison of articaine and bupivacaine for maxillary infiltrations

Objectives: To compare the clinical anesthetic efficacy of 0.5% bupivacaine and 4% articaine (both with 1:200.000 adrenaline) for anterior maxillary infiltration in healthy volunteers. Material and methods: A triple-blind split-mouth randomized clinical trial was carried out in 20 volunteers. A supraperiosteal buccal injection of 0.9 ml of either solution at the apex of the lateral incisor was done in 2 appointments separated 2 weeks apart. The following outcome variables were measured: latency time, anesthetic efficacy (dental pulp, keratinized gingiva, alveolar mucosa and upper lip mucosa and tissue) and the duration of anesthetic effect. Hemodynamic parameters were monitored during the procedure. Results: Latency time recorded was similar for both anesthetic solutions (p>0.05). No statistically significant differences were found in terms of anesthetic efficacy for dental pulp, keratinized gingiva or alveolar mucosa. Articaine had a significant higher proportion of successful anesthesia at 10 minutes after infiltration in lip mucosa and lip skin (p=0.039). The duration of anesthesia was 336 minutes for bupivacaine and 167 minutes for articaine. (p<0.001). No significant hemodynamic alterations were noted during the procedure. Conclusions: Articaine and bupivacaine exhibited similar anesthetic efficacy for maxillary infiltrations. The duration of anesthesia was longer with the bupivacaine solution, but lip anesthesia was better with articaine

The role of executive functions in the control of aggressive behavior

An extensive literature suggests a link between executive functions and aggressive behavior in humans, pointing mostly to an inverse relationship, i.e., increased tendencies toward aggression in individuals scoring low on executive function tests. This literature is limited, though, in terms of the groups studied and the measures of executive functions. In this paper, we present data from two studies addressing these issues. In a first behavioral study, we asked whether high trait aggressiveness is related to reduced executive functions. A sample of over 600 students performed in an extensive behavioral test battery including paradigms addressing executive functions such as the Eriksen Flanker task, Stroop task, n-back task, and Tower of London (TOL). High trait aggressive participants were found to have a significantly reduced latency score in the TOL, indicating more impulsive behavior compared to low trait aggressive participants. No other differences were detected. In an EEG-study, we assessed neural and behavioral correlates of error monitoring and response inhibition in participants who were characterized based on their laboratory-induced aggressive behavior in a competitive reaction time task. Participants who retaliated more in the aggression paradigm and had reduced frontal activity when being provoked did not, however, show any reduction in behavioral or neural correlates of executive control compared to the less aggressive participants. Our results question a strong relationship between aggression and executive functions at least for healthy, high-functioning people.

Estudi i primera fase per la implementació del FOFB al Sincrotró ALBA

Aquest treball és la culminació de les pràctiques realitzades al sincrotró ALBA. Situat a Cerdanyola del Vallès, ALBA és un accelerador de 3a generació que permet emmagatzemar un feix d'electrons confinat de fins a 400 mA a 3GeV d'energia, amb l'objectiu d'obtenir llum a partir dels girs provocats al feix. Els sincrotrons moderns com el d'ALBA, el que pretenen és aconseguir un major control i estabilitat de la llum. Per aconseguir-ho, cal que el feix d'electrons que creen la llum estigui controlat al màxim i la seva òrbita sigui estable. Amb aquest objectiu els sincrotrons estant implementant sistemes de Fast Orbit FeedBack (FOFB) o sistemes realimentats de correcció ràpida de l'òrbita, per realitzar correccions d'almenys 100Hz que estabilitzin el feix d'electrons amb menys d'un 10% de l'amplada del feix (5-10μm). El treball exposa el desenvolupament d'una part del sistema de correcció ràpida de l'òrbita dels electrons (FOFB) que s'està duent a terme al sincrotró ALBA. Concretament, s’han revisat els estudis previs realitzats durant la fase de disseny del sincrotró, s’han recalculat funcions de transferència i retards de tots els elements involucrats al sistema. També s’han realitzat simulacions per confirmar la viabilitat del sistema amb les noves dades i finalment s’ha desenvolupat part de la unitat de control determinant el Hardware i s'ha adquirit dades que permetran analitzar el soroll de l'òrbita que en futurs treballs determinaran millor l'algorisme de la unitat de control.