Factores de rendimiento en entornos multicore

Este documento refleja el estudio de investigación para la detección de factores que afectan al rendimiento en entornos multicore. Debido a la gran diversidad de arquitecturas multicore se ha definido un marco de trabajo, que consiste en la adopción de una arquitectura específica, un modelo de programación basado en paralelismo de datos, y aplicaciones del tipo Single Program Multiple Data. Una vez definido el marco de trabajo, se han evaluado los factores de rendimiento con especial atención al modelo de programación. Por este motivo, se ha analizado la librería de threads y la API OpenMP para detectar aquellas funciones sensibles de ser sintonizadas al permitir un comportamiento adaptativo de la aplicación al entorno, y que dependiendo de su adecuada utilización han de mejorar el rendimiento de la aplicación.

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.

Optimització d'una aplicació bioinformàtica d'aliniament de seqüències executada en processadors many-core (GPUs)

Las herramientas de análisis de secuencias genómicas permiten a los biólogos identificar y entender regiones fundamentales que tienen implicación en enfermedades genéticas. Actualmente existe una necesidad de dotar al ámbito científico de herramientas de análisis eficientes. Este proyecto lleva a cabo una caracterización y análisis del rendimiento de algoritmos utilizados en la comparación de secuencias genómicas completas, y ejecutadas en arquitecturas MultiCore y ManyCore. A partir del análisis se evalúa la idoneidad de este tipo de arquitecturas para resolver el problema de comparar secuencias genómicas. Finalmente se propone una serie de modificaciones en las implementaciones de estos algoritmos con el objetivo de mejorar el rendimiento.

Optimització d'una aplicacio bioinformàtica d'alineament de seqüències executada en processadors multi-core i many-core (GPUs)

Las aplicaciones de alineamiento de secuencias son una herramienta importante para la comunidad científica. Estas aplicaciones bioinformáticas son usadas en muchos campos distintos como pueden ser la medicina, la biología, la farmacología, la genética, etc. A día de hoy los algoritmos de alineamiento de secuencias tienen una complejidad elevada y cada día tienen que manejar un volumen de datos más grande. Por esta razón se deben buscar alternativas para que estas aplicaciones sean capaces de manejar el aumento de tamaño que los bancos de secuencias están sufriendo día a día. En este proyecto se estudian y se investigan mejoras en este tipo de aplicaciones como puede ser el uso de sistemas paralelos que pueden mejorar el rendimiento notablemente.

"Pro crosis argenti". La plata al comtat de les Muntanyes de Prades: explotació, gestió i rendiment de les mines de Falset durant la baixa edat mitjana

L’objectiu de la recerca que s’ha dut a terme durant el període 2004-2007 ha estat analitzar les característiques territorials, senyorials i jurisdiccionals del domini format pel comtat de les Muntanyes de Prades i la baronia d’Entença i, a partir d’aquí, aprofundir en un aspecte concret d’aquesta senyoria: l’explotació minera de l’argent durant els segles XIV i XV. En aquest sentit, la recerca s’ha fonamentat en l’estudi de la documentació relacionada amb aquesta qüestió que hi ha dipositada a l’Arxiu Ducal de Medinaceli; la qual, però, s’ha pogut buidar i analitzar a través de la consulta de les còpies microfilmades que se’n conserven al Monestir de Poblet. Com a resultats principals s’ha aconseguit delimitar territorialment el comtat de les Muntanyes de Prades i baronia d’Entença i determinar-ne la titularitat jurisdiccional a mitjan segle XIV. A més, s’han establert els paràmetres que marquen i expliquen l’evolució de la normativa que regulava l’explotació minera de l’argent. I, finalment, s’ha pogut determinar que, segurament, la major part de l’argent produït a mitjan segle XIV es va obtenir a partir de minerals d’argent i argent natiu.

Control d'entrenaments d'esportistes d'alt rendiment: dispositiu mòbil

Aquesta memòria tracta sobre el desenvolupament d’una aplicació en un dispositiu mòbil, la qual ha de ser un suport per a que els entrenadors puguin controlar i analitzar els entrenaments de cada un dels seus esportistes, sense la necessitat de tenir que perdre molt de temps en la captació, transmissió i processament de la informació resultant de realitzar un entrenament. Aquesta aplicació neix amb la intenció de ser una eina útil tant per entrenadors, metges i esportistes, en l’obtenció dels objectius fixats.

Indicadors de l'estructura sòcio-afectiva en el rendiment dels esports col·lectius

The present work carries out an analysis about which elements of the socioaffective structure take more importance for different male team sports coaches. Data obtaining carries out by using a survey applied directly by interview. In the first part, the interviewed coaches were asked to point out the indicators of the stated structure they considered more important, using a previous selection. In the second part, using a qualitative technique, the interviewed coaches were asked to explain own strategies to work, to control or to evaluate the indicators they pointed out as important in the first part. Analysis show that most of the coaches gave great importance to this structure (80% of the values are over 4 points on a top 5 points scale), and all of them had their own strategies to deal with the structure in their sports.

Efectes de la composició social dels centres d’ensenyament obligatori sobre el rendiment i les expectatives de l’alumnat

Aquest projecte centra la seva atenció en la incidència que la composició social dels centres d'ensenyament -és a dir, l'origen social del seu alumnat- té sobre l'equitat en el tram d'escolarització obligatòria del sistema educatiu català. Concretament posa l'accent en els efectes que diferents tipus de composicions socials poden tenir sobre el rendiment escolar i les expectatives de trajectòria dels estudiants procedents de famílies amb un nivell instructiu baix (en aquesta investigació l'origen social de l'alumnat és mesurat pel nivell d'estudis del pare i la mare de l'alumne, atesa la incidència que el capital instructiu dels progenitors té sobre els seus resultats acadèmics). Ha estat objectiu d’aquest projecte copsar si el fet de trobar-se en un context escolar socialment més heterogeni té algun tipus d’influència positiva sobre el rendiment dels estudiants procedents de famílies poc instruïdes. És per això que s’han analitzat diferents tipus de composicions socials, corresponents a quatre IES. Mitjançant l’anàlisi comparativa d’aquestes realitats escolars, s’ha volgut observar fins a quin punt una presència significativa d’alumnes de famílies amb un nivell instructiu elevat estimula un increment del rendiment i/o de les expectatives al finalitzar l’escolarització obligatòria dels fills de famílies poc instruïdes. Dit d’altra manera, s’ha volgut comprovar si els contextos escolars heterogenis tenen algun tipus d’efecte reductor de les desigualtats inherents en la desigual distribució del capital instructiu familiar entre l’alumnat. En últim lloc, el projecte ha pretès analitzar el tipus de xarxa relacional que es genera entre l’alumnat en els diferents contextos objecte d’anàlisi. L’estudi posa de manifest que, en termes generals, els contextos amb presència significativa d’alumnes de famílies amb un nivell d’instrucció elevat tenen un impacte positiu sobre les expectatives dels alumnes de famílies menys instruïdes. Aquest "efecte-contagi" d'expectatives es pot produir en alguns casos per identificació amb la xarxa relacional més propera o, en d'altres casos, per la coexistència en el grup-classe amb una majoria d'alumnes procedents de famílies més instruïdes.

Análisis de prestaciones de procesadores multi-core y multi-thread

Los procesadores multi-core y el multi-threading por hardware permiten aumentar el rendimiento de las aplicaciones. Por un lado, los procesadores multi-core combinan 2 o más procesadores en un mismo chip. Por otro lado, el multi-threading por hardware es una técnica que incrementa la utilización de los recursos del procesador. Este trabajo presenta un análisis de rendimiento de los resultados obtenidos en dos aplicaciones, multiplicación de matrices densas y transformada rápida de Fourier. Ambas aplicaciones se han ejecutado en arquitecturas multi-core que explotan el paralelismo a nivel de thread pero con un modelo de multi-threading diferente. Los resultados obtenidos muestran la importancia de entender y saber analizar el efecto del multi-core y multi-threading en el rendimiento.

Avaluació del rendiment del programari Abaqus al sistema Bull NovaScale

En aquest document es resumeixen les proves de rendiment realitzades al sistema Bull NovaScale amb el programari de Simulia, Abaqus FEA, en col·laboració amb el Centre Tecnològic de Manresa (CTM), que ha proporcionat alguns dels casos d’estudi, i l’empresa Simulia que a través de Principia ha cedit les llicències del programari necessàries per a la realització de les proves. L’objectiu d’aquestes proves era avaluar la viabilitat de l’ús per part del CTM dels recursos de càlcul d’altes prestacions del CESCA.

Gestión de recursos en nodos multi-core de memoria compartida

La gestión de recursos en los procesadores multi-core ha ganado importancia con la evolución de las aplicaciones y arquitecturas. Pero esta gestión es muy compleja. Por ejemplo, una misma aplicación paralela ejecutada múltiples veces con los mismos datos de entrada, en un único nodo multi-core, puede tener tiempos de ejecución muy variables. Hay múltiples factores hardware y software que afectan al rendimiento. La forma en que los recursos hardware (cómputo y memoria) se asignan a los procesos o threads, posiblemente de varias aplicaciones que compiten entre sí, es fundamental para determinar este rendimiento. La diferencia entre hacer la asignación de recursos sin conocer la verdadera necesidad de la aplicación, frente a asignación con una meta específica es cada vez mayor. La mejor manera de realizar esta asignación és automáticamente, con una mínima intervención del programador. Es importante destacar, que la forma en que la aplicación se ejecuta en una arquitectura no necesariamente es la más adecuada, y esta situación puede mejorarse a través de la gestión adecuada de los recursos disponibles. Una apropiada gestión de recursos puede ofrecer ventajas tanto al desarrollador de las aplicaciones, como al entorno informático donde ésta se ejecuta, permitiendo un mayor número de aplicaciones en ejecución con la misma cantidad de recursos. Así mismo, esta gestión de recursos no requeriría introducir cambios a la aplicación, o a su estrategia operativa. A fin de proponer políticas para la gestión de los recursos, se analizó el comportamiento de aplicaciones intensivas de cómputo e intensivas de memoria. Este análisis se llevó a cabo a través del estudio de los parámetros de ubicación entre los cores, la necesidad de usar la memoria compartida, el tamaño de la carga de entrada, la distribución de los datos dentro del procesador y la granularidad de trabajo. Nuestro objetivo es identificar cómo estos parámetros influyen en la eficiencia de la ejecución, identificar cuellos de botella y proponer posibles mejoras. Otra propuesta es adaptar las estrategias ya utilizadas por el Scheduler con el fin de obtener mejores resultados.

Mejorando la robustez de aplicaciones frente a fallos transitorios

Computer chips implementation technologies evolving to obtain more performance are increasing the probability of transient faults. As this probability grows and on-chip solutions are expensive or tend to degrade processor performance, the efforts to deal with these transient faults in higher levels (such as the operating system or even at the application level) are increasing. Mostly, these efforts are trying to avoid silent data corruptions using hardware, software and hybrid based techniques to add redundancy to detect the errors generated by the transient faults. This work presents our proposal to improve the robustness of applications with source code based transformation adding redundancy. Also, our proposal takes account of the tradeoff between the improved robustness and the overhead generated by the added redundancy.

Concepció, disseny i implantació d'un sistema de proves psicomètriques de rendiment acadèmic per a la matèria d'Història de la Música

Amb aquest projecte s'ha treballat en la direcció de: 1) Implementar un nou recurs en un projecte global de millora de la qualitat docent i d’aplicació de les TIC a l’ensenyament de les diferents assignatures de la matèria d’Història de la Música a la UdL en curs des de fa alguns anys. Concretament, diverses eines per a l’autoavaluació de l’alumnat a través d’un banc de preguntes segons el format de les proves psicomètriques (proves objectives en l’avaluació del rendiment acadèmic dels estudiants o d’elecció múltiple). 2) Arribar a disposar d’un extens banc de preguntes d’elecció múltiple i correcció objectiva en diferents formats, ordenades per blocs, temes, nivells de dificultat, etc., que reuneixin els criteris mínims de fiabilitat, objectivitat i validesa necessaris per a una correcta avaluació del rendiment acadèmic. Entenem que l’avaluació ha de tenir utilitats diferents que van més enllà de la simple puntuació de l’alumnat. Ha de servir també per millorar la docència, per facilitar l’aprenentatge de l’alumne, per assegurar un nivell de competència mínim, per discriminar entre estudiants o per informar la pròpia institució. 3) Aconseguir que l’alumne, a través de l’autoavaluació, entengui que aquest tipus de proves són instruments per continuar aprenent. En aquest sentit les proves d’elecció múltiple permeten tot un seguit d’opcions que ho afavoreixen. 4) Elaborar una eina amb capacitat de generar estadístiques, índex de discriminació i de fer l’anàlisi d’items, tot permetent anar redefinint i millorant els ítems.

Alineamiento de secuencias genéticas en procesadores multicore

Este trabajo analiza el rendimiento del algoritmo de alineamiento de secuencias conocido como Needleman-Wunsch, sobre 3 sistemas de cómputo multiprocesador diferentes. Se analiza y se codifica el algoritmo serie usando el lenguaje de programación C y se plantean una serie de optimizaciones con la finalidad de minimizar el volumen y el tiempo de cómputo. Posteriormente, se realiza un análisis de las prestaciones del programa sobre los diferentes sistemas de cómputo. En la segunda parte del trabajo, se paraleliza el algoritmo serie y se codifica ayudándonos de OpenMP. El resultado son dos variantes del programa que difieren en la relación entre la cantidad de cómputo y la de comunicación. En la primera variante, la comunicación entre procesadores es poco frecuente y se realiza tras largos periodos de ejecución (granularidad gruesa). En cambio, en la segunda variante las tareas individuales son relativamente pequeñas en término de tiempo de ejecución y la comunicación entre los procesadores es frecuente (granularidad fina). Ambas variantes se ejecutan y analizan en arquitecturas multicore que explotan el paralelismo a nivel de thread. Los resultados obtenidos muestran la importancia de entender y saber analizar el efecto del multicore y multithreading en el rendimiento.

Monitorització de rendiment i accounting de centres de computació grid

El Port d'Informació Científica és un centre de Computació Grid de referència que dona suport a comunitats científiques, com el LHC (CERN). Al PIC, trobem una gran varietat de tecnologies que proporcionen serveis al centre. Des de l'arquitectura i elements de la xarxa, fins a recursos informàtics de computació, sistemes d'emmagatzematge a disc i cinta magnètica, bases de dades (ORACLE/PostgreSQL). El projecte consisteix en el disseny i implementació d'una base de dades col·lectora de tota la informació rellevant dels diferents sistemes del centre, i un portal web on mostrar tots els valors i gràfiques, tot basat en programari lliure.