User-friendly parallel computations with econometric examples

This paper shows how a high level matrix programming language may be used to perform Monte Carlo simulation, bootstrapping, estimation by maximum likelihood and GMM, and kernel regression in parallel on symmetric multiprocessor computers or clusters of workstations. The implementation of parallelization is done in a way such that an investigator may use the programs without any knowledge of parallel programming. A bootable CD that allows rapid creation of a cluster for parallel computing is introduced. Examples show that parallelization can lead to important reductions in computational time. Detailed discussion of how the Monte Carlo problem was parallelized is included as an example for learning to write parallel programs for Octave.

Factores de rendimiento en aplicaciones híbridas

En el entorno actual, diversas ramas de las ciencias, tienen la necesidad de auxiliarse de la computación de altas prestaciones para la obtención de resultados a relativamente corto plazo. Ello es debido fundamentalmente, al alto volumen de información que necesita ser procesada y también al costo computacional que demandan dichos cálculos. El beneficio al realizar este procesamiento de manera distribuida y paralela, logra acortar los tiempos de espera en la obtención de los resultados y de esta forma posibilita una toma decisiones con mayor anticipación. Para soportar ello, existen fundamentalmente dos modelos de programación ampliamente extendidos: el modelo de paso de mensajes a través de librerías basadas en el estándar MPI, y el de memoria compartida con la utilización de OpenMP. Las aplicaciones híbridas son aquellas que combinan ambos modelos con el fin de aprovechar en cada caso, las potencialidades específicas del paralelismo en cada uno. Lamentablemente, la práctica ha demostrado que la utilización de esta combinación de modelos, no garantiza necesariamente una mejoría en el comportamiento de las aplicaciones. Por lo tanto, un análisis de los factores que influyen en el rendimiento de las mismas, nos beneficiaría a la hora de implementarlas pero también, sería un primer paso con el fin de llegar a predecir su comportamiento. Adicionalmente, supondría una vía para determinar que parámetros de la aplicación modificar con el fin de mejorar su rendimiento. En el trabajo actual nos proponemos definir una metodología para la identificación de factores de rendimiento en aplicaciones híbridas y en congruencia, la identificación de algunos factores que influyen en el rendimiento de las mismas.

Extensió de COMP Superscalar

COMPSs és un entorn de programació paral·lela desenvolupat per BSC-CNS. Aquest projecte busca estendre aquest entorn per tal de dotar-lo de funcionalitats inicialment no suportades. Aquest conjunt d’extensions radiquen principalment en la implementació de mecanismes que permetin incrementar la flexibilitat, robustesa i polivalència del sistema.

mpiGL : un projecte d'utilització del programari lliure en la visualització gràfica en xarxes de càlcul científic

S'analitzen les problemàtiques relacionades amb la presentació d'informació gràfica en temps real durant un càlcul paral·lel o col·laboratiu en un entorn distribuït, i es fa una proposta de toolkit obert que estén el llenguatge OpenGL per la seva resolució.

Parallel scheduling of multiclass M/M/m queues: Approximate and heavy-traffic optimization of achievable performance

We address the problem of scheduling a multiclass $M/M/m$ queue with Bernoulli feedback on $m$ parallel servers to minimize time-average linear holding costs. We analyze the performance of a heuristic priority-index rule, which extends Klimov's optimal solution to the single-server case: servers select preemptively customers with larger Klimov indices. We present closed-form suboptimality bounds (approximate optimality) for Klimov's rule, which imply that its suboptimality gap is uniformly bounded above with respect to (i) external arrival rates, as long as they stay within system capacity;and (ii) the number of servers. It follows that its relativesuboptimality gap vanishes in a heavy-traffic limit, as external arrival rates approach system capacity (heavy-traffic optimality). We obtain simpler expressions for the special no-feedback case, where the heuristic reduces to the classical $c \mu$ rule. Our analysis is based on comparing the expected cost of Klimov's ruleto the value of a strong linear programming (LP) relaxation of the system's region of achievable performance of mean queue lengths. In order to obtain this relaxation, we derive and exploit a new set ofwork decomposition laws for the parallel-server system. We further report on the results of a computational study on the quality of the $c \mu$ rule for parallel scheduling.

Combining Generic Programming and Service-Oriented Architectures for the Effective and Timely Development of Complex e-Learning Systems

Peer-reviewed

ParallelKnoppix - Rapid deployment of a linux cluster for MPI parallel processing using non-dedicated computers

This note describes ParallelKnoppix, a bootable CD that allows creation of a Linux cluster in very little time. An experienced user can create a cluster ready to execute MPI programs in less than 10 minutes. The computers used may be heterogeneous machines, of the IA-32 architecture. When the cluster is shut down, all machines except one are in their original state, and the last can be returned to its original state by deleting a directory. The system thus provides a means of using non-dedicated computers to create a cluster. An example session is documented.

Parallel spinors on pseudo-riemannian spin(q) manifolds

We study simply-connected irreducible non-locally symmetric pseudo-Riemannian Spin(q) manifolds admitting parallel quaternionic spinors.

Laboratori Assistit per Ordinador mitjançant eines ofimàtiques convencionals

El projecte "Laboratori Asssit per Ordinador Mitjançant Eines Ofimàtiques Convencionals" ha estat realitzat en la facultat de Física de la Universitat de Barcelona durant els anys 2007 i 2008 (projecte biennal). El principal objectiu d’aquest projecte és demostrar la possibilitat d’utilitzar les eines informàtiques més habituals en la realització d’experiències de laboratori assistit per ordinador (LAO). En particular, es proposa la utilització del Excel © juntament amb les seves macros (Visual Basic para Aplicacions, VBA) en pràctiques de laboratori d’assignatures en l’àrea de Física Aplicada. Excel és un full de càlcul molt conegut i usat tant per professors com pels estudiants. En aquest treball mostrem exemples concrets que abasten les diferents tècniques de control i adquisició de dades: programació del port sèrie (RS- 232) i paral·lel, i interfase GPIB. La implementació d’aquestes tècniques es realitza mitjançant macros VBA de Excel. La resta de programació de l’aplicació LAO, la representació gràfica i el tractament de les dades, es realitza de forma molt simple a partir del maneig habitual d’un full de càlcul. La realització del projecte ha demostrat la conveniència d’aquesta metodologia. Actualment pràcticament la totalitat de les pràctiques LAO de les quals és responsable el Departament de Física Aplicada utilitzen la programació a través del full de càlcul. La resposta dels estudiants ha estat molt positiva. La combinació de les característiques d’aquesta eina juntament amb la programació VBA té un enorme potencial i representa, probablement, una forma senzilla d’introduir tant a l’alumne com al professor en el món de la programació.

ATiPAP : desenvolupament de materials docents amb suport multimedia pels continguts d'Atenció, Percepció Auditiva i de la Parla adaptats als crédits ECTS i a l'EEES dins l'ensenyament de Psicologia

El projecte ha permès finançar el suport tècnic necessari per a poder desenvolupar materials informatitzats corresponents a activitats teòrico-pràctiques de l’assignatura troncal de la llicenciatura de Psicologia (actualment també en el Grau) “Percepció i Atenció”. Els materials desenvolupats corresponen a diferents punts del programa de l’assignatura i són els següents: demostració de la tècnica d’ombrejat per l’anàlisi de l’atenció focalitzada; parpelleig atencional en sèries de presentacions ràpides d’informació visual (RSVP); canvis encoberts de l’atenció i el mecanisme d’inhibició de retorn; efectes dels filtrats sobre la percepció de la parla i la música; il·lusions auditives i els principis d’organització de la informació sonora complexa; la percepció categòrica dels sons de la parla i la naturalesa continua del processament lèxic (paradigma d’obertura successiva o gating). Per totes aquelles activitats amb continguts de llenguatge, s’han desenvolupat dues versions equivalents, catalana i castellana, per permetre que els estudiants fessin la pràctica en la seva llengua dominant. A la primera fase del projecte, al llarg del curs 2006-07, es van preparar els materials i la programació de les diferents pràctiques i es van poder identificar alguns problemes que es van solucionar posteriorment. En el curs 2007-08 totes les activitats de pràctiques ja es van fer accessibles als estudiants (Plataforma Moodle, Campus Virtual) i la valoració sobre el seu funcionament, feta pels estudiants mitjançant qüestionaris, va ser satisfactòria en més d’un 95% dels casos (els únics problemes detectats estaven relacionats amb les característiques dels ordinadors del usuaris i del navegador utilitzat per accedir als materials). La valoració de les activitats per part dels estudiants va ser globalment positiva i, en el seu ús continuat al llarg dels cursos 2008-09 i 2009-10, s’ha observat una participació creixent (accés voluntari a les activitats) i un aprofitament millor de la informació presentada, que es tradueix en millores en les puntuacions obtingudes en les avaluacions de l'assignatura.

Programació d'aplicacions bioinformàtiques

Avui en dia la biologia aporta grans quantitats de dades que només la informàtica pot tractar. Les aplicacions bioinformàtiques són la més important eina d’anàlisi i comparació que tenim per entendre la vida i aconseguir desxifrar aquestes dades. Aquest projecte centra el seu esforç en l’estudi de les aplicacions dedicades a l’alineament de seqüències genètiques, i més concretament a dos algoritmes, basats en programació dinàmica i òptims: el Needleman&Wunsch i el Smith&Waterman. Amb l’objectiu de millorar el rendiment d’aquests algoritmes per a alineaments de seqüències grans, proposem diferents versions d’implementació. Busquem millorar rendiments en temps i espai. Per a aconseguir millorar els resultats aprofitem el paral·lelisme. Els resultats dels anàlisis de les versions els comparem per obtenir les dades necessàries per valorar cost, guany i rendiment.

Avaluació de la tecnologia de les GPUs

En el projecte s’ha dut a terme un estudi sobre la tecnologia que aporten les targetes gràfiques (GPU) dins l’àmbit de programació d’aplicacions que tradicionalment eren executades en la CPU o altrament conegut com a GPGPU. S’ha fet una anàlisi profunda del marc tecnològic actual explicant part del maquinari de les targetes gràfiques i de què tracta el GPGPU. També s’han estudiat les diferents opcions que existeixen per poder realitzar els tests de rendiment que permetran avaluar el programari, quin programari està dissenyat per ser executat amb aquesta tecnologia i quin és el procediment a seguir per poder utilitzar-los. S’han efectuat diverses proves per avaluar el rendiment de programari dissenyat o compatible d’executar en la GPU, realitzant taules comparatives amb els temps de còmput. Un cop finalitzades les diferents proves del programari, es pot concloure que no tota aplicació processada en la GPU aporta un benefici. Per poder veure millores és necessari que l’aplicació reuneixi una sèrie de requisits com que disposi d’un elevat nombre d’operacions que es puguin realitzar en paral lel, que no existeixin condicionants per a l’execució de les operacions i que sigui un procés amb càlcul aritmètic intensiu.

Including the workload effect in the parallel program signature

Performance prediction and application behavior modeling have been the subject of exten- sive research that aim to estimate applications performance with an acceptable precision. A novel approach to predict the performance of parallel applications is based in the con- cept of Parallel Application Signatures that consists in extract an application most relevant parts (phases) and the number of times they repeat (weights). Executing these phases in a target machine and multiplying its exeuction time by its weight an estimation of the application total execution time can be made. One of the problems is that the performance of an application depends on the program workload. Every type of workload affects differently how an application performs in a given system and so affects the signature execution time. Since the workloads used in most scientific parallel applications have dimensions and data ranges well known and the behavior of these applications are mostly deterministic, a model of how the programs workload affect its performance can be obtained. We create a new methodology to model how a program’s workload affect the parallel application signature. Using regression analysis we are able to generalize each phase time execution and weight function to predict an application performance in a target system for any type of workload within predefined range. We validate our methodology using a synthetic program, benchmarks applications and well known real scientific applications.

A compositional data analysis package for R providing multiple approaches

”compositions” is a new R-package for the analysis of compositional and positive data.It contains four classes corresponding to the four different types of compositional andpositive geometry (including the Aitchison geometry). It provides means for computation,plotting and high-level multivariate statistical analysis in all four geometries.These geometries are treated in an fully analogous way, based on the principle of workingin coordinates, and the object-oriented programming paradigm of R. In this way,called functions automatically select the most appropriate type of analysis as a functionof the geometry. The graphical capabilities include ternary diagrams and tetrahedrons,various compositional plots (boxplots, barplots, piecharts) and extensive graphical toolsfor principal components. Afterwards, ortion and proportion lines, straight lines andellipses in all geometries can be added to plots. The package is accompanied by ahands-on-introduction, documentation for every function, demos of the graphical capabilitiesand plenty of usage examples. It allows direct and parallel computation inall four vector spaces and provides the beginner with a copy-and-paste style of dataanalysis, while letting advanced users keep the functionality and customizability theydemand of R, as well as all necessary tools to add own analysis routines. A completeexample is included in the appendix

Proposal of a parallel architecture for a motion detection algorithm

This paper proposes a parallel architecture for estimation of the motion of an underwater robot. It is well known that image processing requires a huge amount of computation, mainly at low-level processing where the algorithms are dealing with a great number of data. In a motion estimation algorithm, correspondences between two images have to be solved at the low level. In the underwater imaging, normalised correlation can be a solution in the presence of non-uniform illumination. Due to its regular processing scheme, parallel implementation of the correspondence problem can be an adequate approach to reduce the computation time. Taking into consideration the complexity of the normalised correlation criteria, a new approach using parallel organisation of every processor from the architecture is proposed