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.

Desarrollo de una aplicación para la edición de elementos gráficos en ArcMap 9.2

El projecte està enmarcat a la 10a edició del master en tecnologies de l'informació geogràfica. Al mateix temps va consistir en la creació i organització d'instruccions d'edició i analisi dintre de l'entorn de ArcMap 9.2, agrupant una conjunt de funcionalitats creades o ja existents, a una nova barra d'eines. El desenvolupament d'aquesta aplicació es va realitzar integrament amb VBA(Visual basic for Aplications) mitjançant l'editor integrat dintre d'ArcMap i fent ús de les lliberies ArcObjects. Es tracta d'una personalització de la interficie a nivell intern, doncs el codi ha estat generat dintre del propi entorn de ArcMap i emmagatzemat dintre d'un proojecte d'extensió .mxd.

Desenvolupament i publicació web del mòdul de consulta de camins integrat al servidor de mapes del consell comarcal del Vallès Occidental

L’objectiu del projecte és elaborar un mòdul de consulta de camins i publicar-lo al servidor de mapes del Consell Comarcal del Vallès Occidental. Des del visor del servidor web, aquest mòdul permet realitzar consultes clares i intuïtives sobre les característiques i situació dels camins. El projecte es diferencia en dues parts bàsiques: la construcció de la base de dades, gestionada a través PostgreSQL/PostGIS i, l’altra, el desenvolupament de l’aplicació de consulta, programada en els llenguatges HTML, Javascript i PHP, i que construeix i visualitza els mapes a través de la xarxa web amb la llibreria MapScript PHP de MapServer.

Eina corporativa de consulta i visualització de plans i projectes de l’oficina d’avaluació ambiental

Aquest és un projecte final de Màster realitzat a partir d’un conveni entre la Generalitat i el Departament de Geografia de la Universtitat Autònoma de Barcelona, l’objectiu del qual és l’elaboració d’un visor de mapes que permeti la visualtització i consulta a Internet de planejaments i projectes cedits per l’Oficina Territorial d’Avaluació Ambiental de Barcelona. El visor ha estat dissenyat per ser generat amb programari lliure. S’ha utilitzat com a software el servidor APACHE HTTP versió 2.2; pel servidor de mapes, l’entorn de treball de MapServer 5.2; i com a suport final, les llibreries de JavaScript TreeView i OpenLayers 2.5, que ens reporten una millor funcionalitat i visualització de la interfície del visor resultant

Migració i desenvolupament d'utilitats d'anàlisi espacial per a la planificació i disseny de xarxes de clavegueram urbanes

L’objectiu principal d’aquest projecte és la migració i desenvolupament d’utilitats d’anàlisi d’una sèrie de codis escrits, que es feien servir en Avenue (ArcView 3.2) a VBScript (ArcMap 9.3). El segon objectiu és donar a aquestes aplicacions una interfície gràfica, intuïtiva per a l’usuari final. És a dir, per una banda, crear un formulari d’entrada de dades, i per l’altra banda, que cada formulari estigui en una mateixa Barra d’Eines. Això facilita al treballador del Clavegueram de Barcelona (CLABSA) amb un valor afegit a la seva feina, ja que aquest disposarà de més temps per a fer altres tasques d’explotació.

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.

Desarrollo de nuevas Funcionalidades para la Aplicación WebMap del GIS Corporativo de una empresa de distribución de agua en alta

La present memòria és el resultat del Projecte final del Màster en Tecnologia de la Informació Geogràfica, realitzat en la Universitat Autònoma de Barcelona, curs 2007-2009. Aquest document és per a il•lustrar el treball realitzat en a l'empresa Auding en conjunt en col•laboració amb la Universitat Autònoma de Barcelona. L'objectiu del projecte va ser és la creació de noves funcionalitats per a un GIS corporatiu d'una empresa de distribució d'aigua en alta. Aquest GIS és estratègic, doncs ja que permet millorar el tractament de la informació, la difusió de les dades, la planificació i la presa de decisions corporatiu.

Optimización de procedimientos de consolidación en actuaciones proyectadas mediante aplicaciones SIG

Durant el transcurs del treball es detalla una optimització del procés productiu que porta a terme l’empresa Aurensis, que tracta de construir una base de dades i suport cartogràfic d’actuacions a petición de client. Es produiran beneficis en el resultat final i en el transcurs del mateix amb millores d’automatització, seqüenciació i la conseqüent reducción de temps. Per a això s’ha creat un aplicatiu dintre de l’entorn de treball ArcMap amb components ArcToolbox i ús de llibreries ArcObjects utilitzant el llenguatge Visual Basic for Applications (VBA).

Proyecto Atlas: servidor de datos geoespaciales, descarga de información cartográfica

La present memòria descriu el projecte final: Atlas, servidor de dades geoespaciales, descàrrega d'informació cartogràfica, en l'es desenvolupa la metodologia necessària i s'expliquen els passos per a la creació d'un geoportal, un objectiu especifico del projecte és inserir i assolir el funcionament de l'eina que permet realitzar les descàrregues de la informació cartogràfica, que un usuari final desitgi obtenir des d'un ordinador personal, entre les solucions tecnologies emprades per a assolir la descàrrega de cartografia digital es pot esmentar les solucions del Grup Esri: ArcIMS i Data Delivery Extension (DDE) i per a visualitzar la informació cartogràfica es va utilitzar Openlayers.

Desarrollo de un prototipo para el Geoportal del Centro Temático Europeo de Usos del Suelo e Información Espacial de la Agencia Europea del Medio Ambiente

El projecte ha estat elaborat amb la col•laboració del LIGIT i del ETC LUSI. Serveix per a gestionar les Metadades i visualitzar-les a través del Web. El programari utilitzat és Geonetwork opensource, gestiona Metadades conformes als estàndards OGC i ISO. S'han implementat, a través de local o a través de connexions a servidors Web com Dav, CSW o OAI-PMH, en MckoiDB. Es visualitzen en el seu visor, a través de connexions a servidors de mapes WMS i ArcIMS i en visors externs com GoogleEarth. S'ha millorat l'aspecte gràfic i implementat amb noves funcionalitats editant el codi dels fitxers interns com Javascript, XML, XSL, Java

Visor de mapes temàtics del servei Internet per a la consulta i publicació d’indicadors estadístics de l’Institut d’Estudis Regionals i Metropolitans de Barcelona (IERMB)

El projecte ha consistit en la construcció d’un visor de mapes temàtic com a part d’un servei Internet per a la consulta i publicació d’indicadors estadístics de l’Institut d’Estudis Regionals i Metropolitans de Barcelona (IERMB). El servei s’ha muntat amb programes de codi lliure i obert en un entorn HTML, utilitzant MapServer CGI com a servidor d’informació geogràfica i les llibreries JavaScript OpenLayers per a la implementació de les funcionalitats del servei de mapes. El visor s’ha dissenyat seguint l’estètica del Web de l’IERMB perquè l’usuari interactui amb una interfície familiar i coneguda que li faciliti l’adaptabilitat al servei donat