Nested parallelism for multi-core HPC systems using Java

Since its introduction in 1993, the Message Passing Interface (MPI) has become a de facto standard for writing High Performance Computing (HPC) applications on clusters and Massively Parallel Processors (MPPs). The recent emergence of multi-core processor systems presents a new challenge for established parallel programming paradigms, including those based on MPI. This paper presents a new Java messaging system called MPJ Express. Using this system, we exploit multiple levels of parallelism - messaging and threading - to improve application performance on multi-core processors. We refer to our approach as nested parallelism. This MPI-like Java library can support nested parallelism by using Java or Java OpenMP (JOMP) threads within an MPJ Express process. Practicality of this approach is assessed by porting to Java a massively parallel structure formation code from Cosmology called Gadget-2. We introduce nested parallelism in the Java version of the simulation code and report good speed-ups. To the best of our knowledge it is the first time this kind of hybrid parallelism is demonstrated in a high performance Java application. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

A comparative study of Java and C performance in two large-scale parallel applications

In the 1990s the Message Passing Interface Forum defined MPI bindings for Fortran, C, and C++. With the success of MPI these relatively conservative languages have continued to dominate in the parallel computing community. There are compelling arguments in favour of more modern languages like Java. These include portability, better runtime error checking, modularity, and multi-threading. But these arguments have not converted many HPC programmers, perhaps due to the scarcity of full-scale scientific Java codes, and the lack of evidence for performance competitive with C or Fortran. This paper tries to redress this situation by porting two scientific applications to Java. Both of these applications are parallelized using our thread-safe Java messaging system—MPJ Express. The first application is the Gadget-2 code, which is a massively parallel structure formation code for cosmological simulations. The second application uses the finite-domain time-difference method for simulations in the area of computational electromagnetics. We evaluate and compare the performance of the Java and C versions of these two scientific applications, and demonstrate that the Java codes can achieve performance comparable with legacy applications written in conventional HPC languages. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Experimental comparison of the comprehensibility of a Z specification and its implementation in Java

Comprehensibility is often raised as a problem with formal notations, yet formal methods practitioners dispute this. In a survey, one interviewee said 'formal specifications are no more difficult to understand than code'. Measurement of comprehension is necessarily comparative and a useful comparison for a specification is against its implementation. Practitioners have an intuitive feel for the comprehension of code. A quantified comparison will transfer this feeling to formal specifications. We performed an experiment to compare the comprehension of a Z specification with that of its implementation in Java. The results indicate there is little difference in comprehensibility between the two. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Jpowder: a Java-based program for the display and examination of powder diffraction data

The ability to display and inspect powder diffraction data quickly and efficiently is a central part of the data analysis process. Whilst many computer programs are capable of displaying powder data, their focus is typically on advanced operations such as structure solution or Rietveld refinement. This article describes a lightweight software package, Jpowder, whose focus is fast and convenient visualization and comparison of powder data sets in a variety of formats from computers with network access. Jpowder is written in Java and uses its associated Web Start technology to allow ‘single-click deployment’ from a web page, http://www.jpowder.org. Jpowder is open source, free and available for use by anyone.

Upgrading a TCABR data analysis and acquisition system for remote participation using Java, XML, RCP and modern client/server communication/authentication

The TCABR data analysis and acquisition system has been upgraded to support a joint research programme using remote participation technologies. The architecture of the new system uses Java language as programming environment. Since application parameters and hardware in a joint experiment are complex with a large variability of components, requirements and specification solutions need to be flexible and modular, independent from operating system and computer architecture. To describe and organize the information on all the components and the connections among them, systems are developed using the extensible Markup Language (XML) technology. The communication between clients and servers uses remote procedure call (RPC) based on the XML (RPC-XML technology). The integration among Java language, XML and RPC-XML technologies allows to develop easily a standard data and communication access layer between users and laboratories using common software libraries and Web application. The libraries allow data retrieval using the same methods for all user laboratories in the joint collaboration, and the Web application allows a simple graphical user interface (GUI) access. The TCABR tokamak team in collaboration with the IPFN (Instituto de Plasmas e Fusao Nuclear, Instituto Superior Tecnico, Universidade Tecnica de Lisboa) is implementing this remote participation technologies. The first version was tested at the Joint Experiment on TCABR (TCABRJE), a Host Laboratory Experiment, organized in cooperation with the IAEA (International Atomic Energy Agency) in the framework of the IAEA Coordinated Research Project (CRP) on ""Joint Research Using Small Tokamaks"". (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Systemintegration mellan Java och VB.NET med webservices

I dagens näringsliv är effektiv kommunikation och informationsutbyte mellan företag en förutsättning för verksamheten. Näringslivet utmärks av förändring; företag köps upp, företag slås samman, företag samarbetar i projektform. Behovet av att integrera varandras informationssystem står i paritet med ovanstående förändringar. Ett stort problem med systemintegration är variationsrikedomen mellan informationssystemen, beträffande teknisk plattform och programspråk. Webservices erbjuder metoder att enkelt integrera olika informationssystem med varandra.I rapporten beskrivs hur webservices implementeras och vilka tekniska komponenter som ingår, samt de fördelar som webservicetekniken ger. Uppdraget från Sogeti, Borlänge var att designa och implementera en prototyp, i vilken klientapplikationer i Java och VB.NET integreras med varandra genom webservices i respektive programspråk. För analys och design har metoden UML använts. Slutsatsen av rapporten är att Java och VB.NET kan kommunicera med varandra genom webserviceteknik. Dock är integrationen mellan de två programspråken inte okomplicerad. Detta leder till slutsatsen att webservicetekniken måste standardiseras för att få ordentligt genomslag som teknik för systemintegration mellan olika programspråk.

Implementera en guide för allmänna transporter med buss på mobiltelefoner med Java 2 Micro Edition

Detta examensarbete går ut på att ta fram en applikation, avsedd för mobiltelefoner, där man på ett enkelt sätt kan få reda på avgångarna för Dalarnas kollektivtrafik. Det stigande bensinpriset och bilåkningens negativa miljöpåverkan ligger som grund till att Etex AB och Balanz AB vill undersöka om det går att få människor att välja bussen framför personbilen. Om man genom denna applikation kan underlätta planeringen av människors dagliga resor, hur påverkas då valet av fortskaffningsmedel?Resultatet blev en applikation där man, via sin mobiltelefon, bland annat kan ta reda på avgångar för utvalda linjer av Dalatrafiks bussar, hantera linjekartor och synkronisera avgångar med telefonens kalender. Alla tidtabeller sparas i telefonen för att minska nätverkstrafiken och för att informationen enkelt ska kunna återanvändas.Dalatrafik är det företag som ansvarar för kollektivtrafiken i Dalarna. Det finns i dagsläget ingen möjlighet att få reda på avgångarna för deras bussar om man inte har tillgång till en tidtabell eller ringer till deras kundservice. Vissa kommuner har redan lösningar för tidtabellshantering i mobiltelefonen och nu vill Etex AB och Balanz AB, som är två företag som bl.a. arbetar med trådlösa applikationer, att även Dalarna ska få ta del av detta praktiska hjälpmedel.De flesta mobiltelefoner som säljs idag har stöd för att köra applikationer, eller MIDlets som de också kallas, gjorda i J2ME (Java 2 Platform, Micro Edition). Denna teknik har tagits fram av Sun för att göra applikationer som kan köras på mindre mobila enheter såsom mobiltelefoner och handdatorer. Kombinerar man J2ME med den ökande prestandan i dagens mobiltelefoner kan avancerade applikationer t.ex. spel med 3D-grafik, webbläsare och andra nyttiga program tillverkas.

En SOA utvärderingsmall med fokus på integration, arkitektur och tjänster : Ett praktikfall på Logica

Today, there are no standardized ways to characterize SOA, many are talking about SOA and many say they are using SOA. One way that we have chosen to characterize this phenomenon is through an evaluation that will indicate whether SOA have been used in the development. Basedon a Service Oriented Architecture literature study, we have created an evaluation pattern resulting SOA principles of integration, architecture and services. This evaluation was applied to Logica's own integration system AgrCom through an empirical study to result in a response indicating whether AgrCom is SOA based. The results of the evaluation show that AgrCom is part of an SOA solution but not an SOA as a whole concept. The study shows that it takes morethan just systems in an activity to be referred to as the SOA-based, hence the architecture of anactivity must be taken into account.

IT­-Forensisk undersökning av flyktigt minne : På Linux och Android enheter

Att kunna gör en effektiv undersökning av det flyktiga minnet är något som blir viktigare ochviktigare i IT-forensiska utredningar. Dels under Linux och Windows baserade PC installationermen också för mobila enheter i form av Android och enheter baserade andra mobila opperativsy-stem.Android använder sig av en modifierad Linux-kärna var modifikationer är för att anpassa kärnantill de speciella krav som gäller för ett mobilt operativsystem. Dessa modifikationer innefattardels meddelandehantering mellan processer men även ändringar till hur internminnet hanteras ochövervakas.Då dessa två kärnor är så pass nära besläktade kan samma grundläggande principer användas föratt dumpa och undersöka minne. Dumpningen sker via en kärn-modul vilket i den här rapportenutgörs av en programvara vid namn LiME vilken kan hantera bägge kärnorna.Analys av minnet kräver att verktygen som används har en förståelse för minneslayouten i fråga.Beroende på vilken metod verktyget använder så kan det även behövas information om olika sym-boler. Verktyget som används i det här examensarbetet heter Volatility och klarar på papperet avatt extrahera all den information som behövs för att kunna göra en korrekt undersökning.Arbetet avsåg att vidareutveckla existerande metoder för analys av det flyktiga minnet på Linux-baserade maskiner (PC) och inbyggda system(Android). Problem uppstod då undersökning avflyktigt minne på Android och satta mål kunde inte uppnås fullt ut. Det visade sig att minnesanalysriktat emot PC-plattformen är både enklare och smidigare än vad det är mot Android.

Passive MVC och MVVM designmönster i Android : En jämförelse av kodkomplexitet mellan Passive MVC och MVVM

Det mobila operativsystemet Android är idag ett ganska dominerande operativsystem på den mobila marknaden dels på grund av sin öppenhet men också på grund av att tillgängligheten är stor i och med både billiga och dyra telefoner finns att tillgå. Men idag har Android inget fördefinierat designmönster vilket leder till att varje utvecklare får bestämma själv vad som ska användas, vilket ibland kan leda till onödigt komplex kod i applikationerna som sen blir svårtestad och svårhanterlig. Detta arbete ämnar jämföra två designmönster, Passive Model View Controller (PMVC) och Model View View-Model (MVVM), för att se vilket designmönster som blir minst komplext med hjälp av att räkna fram mätvärden med hjälp av Cyclomatic Complexity Number (CCN). Studien är gjord utifrån arbetssättet Design & Creation och ämnar bidra med: kunskap om vilket mönster man bör välja, samt om CCN kan peka ut vilka delar i en applikation som kommer att ta mer eller mindre lång tid att testa. Under studiens gång tog vi även fram skillnader på om man anväder sig av den så kallade Single Responsibilyt Principle (SRP) eller inte. Detta för att se om separerade vyer gör någon skillnad i applikationernas komplexitet. I slutändan så visar studien på att komplexiteten i små applikationer är väldigt likvärdig, men att man även på små applikationer kan se skillnad på hur komplex koden är men också att kodkomplexitet på metodnivå kan ge riktlinjer för testfall.

Implementação de objetos replicados usando java

Este trabalho busca a implementação da replicação de objetos através da linguagem Java e de seu sistema de invocação remota de métodos (Remote Method Invocation - RMI). A partir deste sistema, define-se uma classe de replicação - a máquina de replicação – onde a implementação de grupos de objetos é estruturada de acordo com a arquitetura cliente/servidor, sendo o cliente o representante (a interface) de um grupo de objetos e os servidores representam os demais componentes do grupo. A classe de replicação atende a uma necessidade importante dos sistemas distribuídos - o desenvolvimento de aplicações tolerantes a falhas. Fundamentalmente, a tolerância a falhas é obtida por redundância e, no caso de mecanismos de tolerância a falhas por software, esta redundância significa basicamente replicação de dados, processos ou objetos. A tolerância a falhas para tal tipo de sistema é importante para garantir a transparência do mesmo, visto que, assim como um sistema distribuído pode auxiliar muito o usuário pelas facilidades oferecidas, o não cumprimento de suas atividades de acordo com o esperado pode, em algumas situações, causar-lhe transtornos e erros irrecuperáveis nas aplicações. Finalmente, como principal contribuição, este trabalho descreve e implementa a solução completa para a construção de uma biblioteca de classes que oferece a replicação de forma totalmente transparente para o usuário.

Implementação de um sistema de síntese de alto nível baseado em modelos java

Este trabalho apresenta uma metodologia para a geração automática de ASICs, em VHDL, a partir da linguagem de entrada Java. Como linguagem de especificação adotou-se a Linguagem Java por esta possuir características desejáveis para especificação a nível de sistema, como: orientação a objetos, portabilidade e segurança. O sistema é especificamente projetado para suportar síntese de ASICs a partir dos modelos de computação Máquina de Estados Finita e Pipeline. Neste trabalho, adotou-se estes modelos de computação por serem mais usados em sistemas embarcados As principais características exploradas são a disponibilização da geração de ASICs para a ferramenta SASHIMI, o alto nível de abstração com que o projetista pode contar em seu projeto, as otimizações de escalonamento realizadas automaticamente, e o sistema ser capaz de abstrair diferentes modelos de computação para uma descrição em VHDL. Portanto, o ambiente permite a redução do tempo de projeto e, consequentemente, dos custos agregados, diminuindo a probabilidade de erros na elaboração do projeto, portabilidade e reuso de código – através da orientação a objetos de Java – podendo-se proteger os investimentos prévios em desenvolvimento de software. A validação desses conceitos foi realizada mediante estudos de casos, utilizando-se algumas aplicações e analisando os resultados obtidos com a geração dos ASICs.

JEduc : reflexão sobre a linguagem java na educação

Neste estudo são discutidos alguns aspectos relacionados à escolha da primeira linguagem de programação em currículos de ciência da computação, com interesse especial em Pascal e Java. A primeira linguagem é amplamente adotada para ensinar programação aos novatos, enquanto a segunda está ganhando popularidade como uma linguagem moderna e abrangente, que pode ser usada em muitas disicplinas ao longo de um curso degraduação em computação como ferramenta para ensinar desde recursos básicos de programação até tópicos mais avançados. Embora vários problemas quanto ao ensino de Java, com a primeira linguagem de programação, possam ser apontadas, consideramosque Java é uma boa escolha, visto que (a) oferece apoio a importantes questões conceituais e tecnológicos e, (b) é possível contornar algumas complexidades da linguagem e da plataforma Java para torná-las mais adequadas à alunos iniciantes. Além disso, considerando a grande popularidade de Pascal nos currículos de cursos de computação, uma eventual adoção de Java conduz à outro problema: a falta de professores aptos a lecionar programação orientada a objetos. Sugerimos que este problema de migração de Pascal para Java seja enfrentado através de smplificação do ambiente de desenvolvimento de programas, uso de um pacote com classes que facilitam a entrada e saída, e o desenvolvimento de um catálogo comparativo de programas implementados em ambas as linguagens. Neste estudo também é apresentado o JEduc, um IDE muito simples com o objetivo de dar suporte ao ensino da linguagem de programação orientada a objetos Java aos novatos. Oferece componentes desenvolvidos em Java que integram edição, compilação e execução de programas Java. Além das funcionalidades comuns a um IDE, JEduc foi desenvolvido para gir como uma ferramente pedagógica: simplifica a maioria das mensagens do compilador e erros da JRE, permite a inserção de esqueletos de comandos, e incorpora pacotes especiais para esconder alguns detalhes sintáticos e semânticos indesejáveis.