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.

Análisis de rendimiento de aplicaciones paralelas de memoria compartida: problema N-body

Este trabajo analiza el rendimiento de cuatro nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida para resolver el problema N-body. Se paraleliza el algoritmo serie, y se codifica usando el lenguaje C extendido con OpenMP. El resultado son dos variantes que obedecen a dos criterios de optimización diferentes: minimizar los requisitos de memoria y minimizar el volumen de cómputo. Posteriormente, se realiza un proceso de análisis de las prestaciones del programa sobre los nodos de cómputo. Se modela el rendimiento de las variantes secuenciales y paralelas de la aplicación, y de los nodos de cómputo; se instrumentan y ejecutan los programas para obtener resultados en forma de varias métricas; finalmente se muestran e interpretan los resultados, proporcionando claves que explican ineficiencias y cuellos de botella en el rendimiento y posibles líneas de mejora. La experiencia de este estudio concreto ha permitido esbozar una incipiente metodología de análisis de rendimiento, identificación de problemas y sintonización de algoritmos a nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida.

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.

GAPS: generador de aplicaciones sintéticas

Gaps es un generador de aplicaciones sintéticas de estructura compuesta Master/Worker de pipelines. Para crear una aplicación sintética, el investigador utilizará Gaspar, que recibe un fichero de texto con los parámetros de la aplicación a generar: cantidad de workers, etapas, tamaño de mensaje a enviar, etc., y genera un fichero con las propiedades de cada etapa. A partir de estos datos, Gaps, que esta hecho en C con MPI, genera y ejecuta la aplicación paralela. Estas aplicaciones se utilizan para comprobar en un entorno real los estudios analíticos que constituyen el modelo de rendimiento y sintonización dinámica.

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.

Agents mòbils en situacions d'emergència: gestió dinàmica de serveis

Aquest projecte consisteix en el disseny i desenvolupament d'una arquitectura de serveis sota el paradigma dels agents inteligents. El propòsit d'ADASMI (Architecture for Dynamic Agent Service Management and Interaction) és permetre la gestió i utilització de serveis per altres agents. L'arquitectura s'ha implementat utilitzant la plataforma d'agents de JADE i es pot utilitzar amb qualsevol altra plataforma que compleixi els estàndards d'IEEE FIPA. A més, és prou flexible com per adaptar-se en entorns dinàmics, com per exemple les xarxes ad-hoc en situacions d'emergència.

Desenvolupament d'una plataforma web per a integrar serveis de neuroimatge al PIC (Port d'Informació Científica)

El projecte ha consistit en el disseny i implementació d'una arquitectura/plataforma d'integració dels serveis d'emmagatzemament i postprocessament d'imatge mèdica que oferix el grup així com la visualització, anonimització, transferència d'arxius... basat en una interfície web com a frontend de la plataforma. Els servis que requereixen interacció gràfica han estat implementats mitjançant tècniques d'exportació d'escriptori remotament a la web i altres s'han implementat per tal que funcionin amb el cluster de màquines del que disposa el PIC.

Agents mòbils en situacions d'emergència: mobilitat d'etiquetes de triatge

En les actuacions de rescat en emergències amb un gran nombre de víctimes, una de les primeres tasques a realitzar pels serveis sanitaris és la de triar-les en funció del seu estat i la urgència amb que han de ser tractades. En el grup SeNDA es treballa en un sistema d’agents mòbils que automatitza el mecanisme manual de triatge, fent ús de dispositius electrònics i una xarxa MANET com a canal de comunicació. En aquest projecte es proposa un sistema de gestió de mobilitat pels agents que transporten dades de víctimes fins al centre de coordinació, juntament amb un mecanisme de control d’aquests agents totalment transparent a l’usuari.

Estudi: microcontrolador LPC2119 - ARM. Cas pràctic: anàlisi, disseny i construcció d'un robot amb pèndul invertit

Estudi de l'arquitectura i prestacions del microcontrolador LPC2119 tot implementant la proposta d’un cas pràctic. En la besant teòrica, es fa una anàlisi acurada del dispositiu LPC2119, enumerant les principals característiques i exposant les seves parts, aprofundint sobretot en l’arquitectura i core ARM que incorpora. En l'àmbit pràctic, s'introdueix el problema del pèndul invertit com a proposta per a ser integrada sobre un robot que exploti les funcionalitats del dispositiu integrat presentades a l'estudi teòric.

Diseño e implementación de un receptor GNSS multifrecuencia y multiconstelación

Este proyecto presenta el diseño, test y validación de una cabecera de recepción multiconstelación y multifrecuencia para Sistemas de Navegación Global por Satélite (GNSS). El receptor presentado ha sido diseñado para adquirir las bandas E5/L5 y E1/L1 de los sistemas Galileo y NAVSTAR-GPS. Para trasladar en frecuencia las dos bandas a la vez, se implementa un receptor con arquitectura superheterodina basado en un mezclador de rechazo a frecuencia imagen (IRM). Medidas de ambos sistemas han sido realizadas validando el correcto funcionamiento del receptor en la banda E1/L1. Para ello no sólo se han adquirido los satélites de la constelación GPS, sino que además se han adquirido con éxito los satélites GIOVE-A/B utilizados en la fase de validación en órbita del sistema europeo Galileo.

La materialización de ideas: realidades, necesidades, oportunidades, encuentros y desencuentros

Dado el nivel de actuación que han tenido en nuestra historia y pueden tener en la época actual los materiales, se presenta en este trabajo un análisis de la realidad de quien trabaja con los mismos ya sea buscando un acercamiento emocional, un ambiente más sostenible o una nueva tecnología. Se pretende: conocer la importancia de los materiales; contextualizar el trabajo de diseñadores, arquitectos, ecologistas y científicos en relación a los materiales; detectar materiales innovadores; caracterizar las aplicaciones y prestaciones de los materiales encontrados y descontextualizar algunos de ellos; determinar la relación material-sostenibilidad-innovación; implementar conceptos innovadores en el desarrollo de producto; estudiar las necesidades que los diferentes perfiles de profesionales plantean frente a un sistema de gestión e información como Mater, Centro de Materiales (FAD. Fomento de las Artes y del Diseño).

Accesibilidad y conservación del patrimonio cultural: Aproximación y encuentro

Conceptualització multidisciplinar de la trobada Accessibilitat-Patrimoni, de manera que s'acordi un llenguatge comú en termes d'accessibilitat i de conservació del Patrimoni entre tots els membres del consorci, així com un coneixement exhaustiu de la situació de l'accessibilitat a Espanya en relació amb els diferents àmbits d'actuació abastats en el projecte, des de la demanda potencial d'usuaris, magnitud, tipus i estat del Patrimoni Cultural, als instruments d'anàlisis i intervenció utilitzables.