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The resolution of triangular systems is a computational nucleus widely used in various scientific applications. This research performs the implementation and comparison of several parallel algorithms against an efficient sequential algorithm for solving triangular systems. The algorithms are distinguished by the way of partitioning the matrix and the allocation to the processors. The analysis of the behavior of the algorithms is performed in the solution of systems of linear superior triangular equations in a cluster of computers. For this, the arithmetic time, communication time, speed-up, and maximum efficiency metrics are taken into account. Experiments were performed for each algorithm with different matrix sizes on various processors. The algorithm with the best results was the one that blocks the rows of the matrix and applies a cyclical distribution in the cluster. La resolución de sistemas triangulares es un núcleo computacional ampliamente utilizado en diversas aplicaciones científicas. Esta investigación realiza la implementación y comparación de varios algoritmos paralelos frente a un algoritmo secuencial eficiente para la resolución de sistemas triangulares. Los algoritmos se distinguen por la forma de particionado de la matriz y la asignación a los procesadores. Se realiza el análisis del comportamiento de los algoritmos en la solución de sistemas de ecuaciones lineales triangulares superiores en un clúster de computadoras. Para ello se tienen en cuenta las métricas de tiempo aritmético, tiempo de comunicaciones, aceleración y eficiencia máxima. Se realizaron experimentos para cada algoritmo con distintos tamaños de matrices sobre varios procesadores. El algoritmo con mejores resultados fue el que divide por bloques las filas de la matriz y aplica una distribución cíclica en el cluster.

[CA] El present treball aborda la implementació d’un lloc web per a concursos de programació paral·lela, amb l’afegit de la gamificació o ludificació, una tècnica d’aprenentatge que busca recompensar a l’usuari i augmentar la seva motivació en sumar elements i dinàmiques pròpies dels jocs per a així oferir una experiència enriquidora i positiva. Aquesta és una tasca complexa pel que significa, d’una banda, portar el procés d’enviament de codi a un entorn web i la interacció que tindrà amb el clúster kahan del DSIC i, d’altra banda, transformar les activitats de laboratori de les assignatures CPA i LPP amb noves mecàniques que fomenten a l’estudiant a buscar millorar els seus resultats inclusivament després d’arribar a una resolució correcta als exercicis plantejats. Aquest projecte ha estat realitzat amb el suport del DSIC de la UPV amb la finalitat de complementar altres eines utilitzades avui dia en l’ensenyament., [ES] El presente trabajo aborda la implementación de un sitio web para concursos de programación paralela, con el añadido de la gamificación o ludificación, una técnica de aprendizaje que busca recompensar al usuario y aumentar su motivación al sumar elementos y dinámicas propias de los juegos para así ofrecer una experiencia enriquecedora y positiva. Esta es una tarea compleja por lo que significa, por un lado, llevar el proceso de envío de código a un entorno web y la interacción que tendrá con el cluster kahan del DSIC y, por otro lado, transformar las actividades de laboratorio de las asignaturas CPA y LPP con nuevas mecánicas que fomenten al estudiante a buscar mejorar sus resultados inclusive después de llegar a una resolución correcta a los ejercicios planteados. Este proyecto ha sido realizado con el apoyo del DSIC de la UPV con la finalidad de complementar otras herramientas utilizadas hoy en día en la enseñanza, [EN] This work addresses the implementation of a website for parallel programming contests, with the addition of gamification, a learning technique that seeks to reward him/her and increase their motivation by adding elements and dynamics typical of games to offer an enriching and positive experience. This is a complex task, which means, on the one hand, bringing the process of sending code to a web environment and the interaction it will have with the DSIC’s kahan cluster and, on the other hand, transforming the laboratory activities of CPA and LPP subjects with new mechanics that encourage the students to seek to improve their results even after reaching a correct resolution of the proposed exercises. This project has been carried out with the support of the UPV DSIC in order to complement other tools used today in teaching.

En este trabajo se desarrolla una plataforma computacional en C++-CUDA, la cual introduce una serie de estructuras de datos que simplifican el manejo de memoria en CUDA. En la plataforma también se introducen elementos de programación funcional con rendimiento nativo por medio de las capacidades de meta-programación de C++. Haciendo uso de esta plataforma, se desarrollan métodos de elementos finitos para la solución de la ecuación de Poisson en dos dimensiones en CUDA. Además se implementa una versión del precondicionador (BDDC) para GPU, usando tanto métodos iterativos como métodos directos para la solución de los sistemas lineales. Las pruebas computacionales se realizan en una tarjeta NVIDIA Tesla V100 y una tarjeta GTX 960M. Se ha encontrado que el uso de métodos directos permite una convergencia con mayor rapidez a la solución real de la ecuación, y si se conocen las factorizaciones LU y de Cholesky, entonces los métodos directos son varios órdenes de magnitud más rápidos que los métodos iterativos. Finalmente se compara la plataforma desarrollada contra una implementación en Matlab del precondicionador BDDC, donde la plataforma desarrollada es hasta 11 veces más rápida que la implementación en Matlab. In this work we develop a computational platform written on C++-CUDA introducing a series of data structures that handle memory management, simplyfing this task on CUDA. With the help of the metaprogramming capabilities of C++, we introduce elements of functional programming with native performance to CUDA. With this platform, we develop finite element methods to solve the Poisson equation in two-dimensional domains, and to ease this task we implement a version of the BDDC preconditioner for GPU, using both iterative and direct methods. The computational tests are performed on a NVIDIA Tesla V100 and a GTX 960M. We have found that using direct methods accelerates the convergence to the solution, and if the LU and Cholesky decompositions are known, then direct methods are several orders of magnitude faster than iterative methods. Finally, we compare the developed platform to a Matlab implementation of the BDDC preconditioner, where the developed platform is up to 11 times faster than the Matlab implementation. UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Ciencias Básicas::Maestría Académica en Matemática con énfasis en Matemática Aplicada

Con el desarrollo de métodos de computación gráfica y tecnologías que permiten captar imágenes volumétricas, se abrió´ paso a un desarrollo importante de métodos para generar modelos geométricos, entre ellos, se encuentra el método Imesh, el cual es un algoritmo que construye mallas simpliciales a partir de imágenes no pre procesadas, en 2 y 3 dimensiones. Imesh está´ dividido en 3 etapas: Construcción (ImeshCm), de una malla de Delaunay a partir de una imagen de entrada; Particionamiento (ImeshPm), de la malla en un número definido de submallas, usando su información geométrica y topológica; y Mejoramiento (ImeshMm), de los elementos que componen las submallas generadas introduciendo criterios de calidad de mallas Delaunay. Este trabajo estudia y reformula las etapas de Construcción (ImeshCm) y Mejoramiento (ImeshMm) del método Imesh, y utiliza este análisis para proponer un nuevo método de construcción de mallas, denominado kMesh. Esta nueva idea utiliza una combinación de mapas de distancia, esqueletización y distribución adaptativa de puntos con discos de Poisson. De esta manera, nuestro trabajo propone un algoritmo paralelo, para producir mallas adaptativas a partir de imágenes, en 2 y 3 dimensiones, considerando criterios de calidad en los elementos generados. Trabajo de investigación

El pronóstico del estado del tiempo, actualmente es guiado principalmente por modelos numéricos que simulan la dinámica atmosférica, permitiendo establecer las condiciones futuras basadas en las condiciones iniciales de las variables atmosféricas. Dado el número de variables meteorológicas, los complejos sistemas de ecuaciones no lineales y los métodos numéricos utilizados, es necesario dividir el área de análisis en celdas de un tamaño determinado según el cual se establece la resolución del modelo. Debido a que existen fenómenos cuya dinámica es determinada a escalas globales y otros a escalas regionales o locales, cada modelo ajusta su dinámica para una determinada escala, entendiendo que algunos fenómenos requieren una mayor resolución (un tamaño de celda más pequeño) para tener una mejor probabilidad de acierto. Aumentar la resolución significa disminuir el espaciado temporal de los puntos de malla y por tanto aumentar el poder computacional requerido por la dinámica del modelo; al aumentar el poder computacional se involucran aspectos como la comunicación entre nodos, la velocidad de acceso a memoria local y remota, las operaciones de lecto-escritura para acceder a los datos de entrada y la distribución de las cargas de trabajo para que la solución se pueda ejecutar en un marco de tiempo factible (que el tiempo de simulación sea mucho menor que el horizonte de pronóstico). Varios estudios han establecido que aumentar la resolución del modelo en 2 veces requiere el aumento del poder computacional en 10 veces (lo cual aumenta no solo la complejidad de la infraestructura computacional sino también los costos económicos asociados). En la última década el uso de aceleradores gráficos y vectoriales, al igual que el uso de FPGAs, han permitido que se logre aumentar el poder de cómputo en configuraciones mucho más simples, eficientes, económicas y con modelos de programación consistentes; Este tipo de arquitecturas que mezclan procesadores y aceleradores ha sido denominada computación heterogénea. En la presente investigación se exponen diferentes técnicas utilizadas para acelerar el modelo de pronóstico del estado del tiempo WRF en plataformas de cómputo heterogéneas, analizando temas de infraestructura, modelo de programación y estructura interna del mismo modelo. The current weather forecast use mainly numerical models to resolve the atmospheric dynamics, allow to establish future conditions based on initial conditions of atmospheric variables. Given the number of meteorological variables, complex systems of nonlinear equations and numerical methods used, it is necessary to divide the analysis region in grids of a fixed size, the size of grid determines the resolution of the model and depending on the resolution, the results the prognosis may have chance of success. Increasing the resolution means decreasing the temporal spacing of the grid points and thus increase the computing power required by the model dynamics; by increasing computational power aspects such as intercom nodes, access to local and remote memory access to data and distributing them throughout the involved solution and message passing it is involved to coordinate the work of distributed processing involved: for these reasons is that several studies have established that increasing the resolution 2 times requires increased computing power by 10 times, with the associated economic costs. In the last decade, the use of graphics and vector accelerators, like the use of FPGAs have allowed large computing power is achieved with much simpler configurations and models consistent programming, such architectures that combine processors and accelerators has been called heterogeneous computing. In the research presented different techniques used to accelerate the forecast model WRF in heterogeneous computing platforms are exposed. Universidad Industrital de Santander UIS

Una característica fundamental de los sistemas de software es que se construyen desde el principio sabiendo que deberán incorporar cambios a lo largo de su ciclo de vida. Todos los libros que tratan sobre ingeniería de software coinciden en que los sistemas son evolutivos. Incluso al evaluar el esfuerzo que se debe invertir en un proyecto de software, se considera que un 20% está en el desarrollo y 80% se aplica al mantenimiento (Pfleeger & Atlee, 2009). Ian Sommerville estima que el 17% del esfuerzo de mantenimiento se invierte en localizar y eliminar los posibles defectos de los programas (Sommerville, 2006). Por ello, conseguir programas libres de errores es uno de los principales objetivos que se plantea (o se debería plantear) el desarrollador frente a cualquier proyecto de software. Por otro lado, las limitaciones a la integración impuestas por factores físicos como son la temperatura y el consumo de energía, se han traducido en la integración de unidades de cómputo en un único chip, dando lugar a los procesadores de múltiples núcleos. Para obtener la máxima eficiencia de estas arquitecturas, es necesario el desarrollo de programas concurrentes (Grama, Gupta, Karypis, & Kumar, 2003). A diferencia de los programas secuenciales, en un programa concurrente existen múltiples hilos en ejecución accediendo a datos compartidos. El orden en que ocurren estos accesos a memoria puede variar entre ejecuciones, haciendo que los errores sean más difíciles de detectar y corregir. En cómputo de altas prestaciones donde los tiempos de ejecución de las aplicaciones pueden variar de un par de horas hasta días, la presencia de un error no detectado en la etapa de desarrollo adquiere una importancia mayor. Por este motivo, resulta indispensable contar con herramientas que ayuden al programador en la tarea de verificar los algoritmos concurrentes y desarrollar tecnología robusta para tolerar los errores no detectados. En este contexto, la eficiencia de los programas monitorizados se ve comprometida por el overhead que introduce el proceso de monitorización. Este trabajo forma parte de las investigaciones para la tesis doctoral del autor en el tema "Software para arquitecturas basadas en procesadores de múltiples núcleos. Detección automática de errores de concurrencia". Como tal, su aporte constituye un estudio de las técnicas y métodos vigentes en la comunidad científica aplicados a la detección y corrección de errores de programación en programas concurrentes. Las siguientes secciones constituyen una introducción al proceso de detectar, localizar y corregir errores de software en programas secuenciales y se explican las complicaciones introducidas por los programas concurrentes. El Capítulo 2 trata los distintos errores que se pueden manifestar en programas concurrentes. El Capítulo 3 resume los antecedentes en técnicas de detección y corrección de errores de concurrencia y se justifica la elección de las violaciones de atomicidad como caso de error más general. El Capítulo 4 explica las características de un algoritmo de detección de violaciones de atomicidad, y da detalles de su implementación. El Capítulo 5 contiene las características de la plataforma de experimentación y de la metodología empleada. El Capítulo 6 proporciona los resultados del trabajo experimental. Finalmente, se presentan las conclusiones del trabajo y se proponen las líneas de investigación futuras., Facultad de Informática

Grado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación

En este trabajo se realiza un análisis comparativo de las técnicas de programación paralela, en el que puede observarse cómo la evolución en el diseño de la solución a un mismo problema permite maximizar la performance de algoritmos paralelos en arquitecturas clúster de multicore. Este análisis se realiza utilizando un caso de estudio ampliamente estudiado en el área como lo es la multiplicación de matrices. Para ello, se implementaron diferentes soluciones para resolver el problema, partiendo de soluciones de alto nivel y bajo acoplamiento con la arquitectura, hasta llegar a soluciones de bajo nivel, dependientes de la arquitectura de prueba subyacente y que aprovechan las características de la misma, como por ejemplo la jerarquía de memoria. Las soluciones implementadas son una solución utilizando pasaje de mensajes, y tres soluciones híbridas teniendo en cuenta diferentes librerías de programación paralela (OpenMPI, Pthreads y OpenMP), y diferentes esquemas de descomposición de los datos. Asimismo, las pruebas de los algoritmos implementados se analizan desde distintos puntos de vista. Por un lado, escalando el tamaño del problema a resolver y por otro, escalando la cantidad de núcleos de procesamiento utilizados., Facultad de Informática

Una de las áreas de mayor interés y crecimiento en los últimos años dentro del procesamiento paralelo es la del tratamiento de grandes volúmenes de datos, tales como las secuencias de ADN. El tipo de procesamiento extensivo de comparación para analizar patrones genéticos requiere un esfuerzo importante en el desarrollo de algoritmos paralelos eficientes. El alineamiento de secuencias de ADN representa una de las operaciones más importantes dentro de la bioinformática. En 1981, Smith y Waterman desarrollaron un método para el alineamiento local de secuencias. Sin embargo, en la práctica se emplean diversas heurísticas en su lugar, debido a los requerimientos de procesamiento y de memoria del algoritmo Smith-Waterman. Si bien son más rápidas, las heurísticas no garantizan que el alineamiento óptimo sea encontrado. Es por ello que resulta interesante estudiar cómo aplicar la potencia de cómputo de plataformas paralelas actuales de manera de acelerar el proceso de alinear secuencias sin perder precisión en los resultados. Los niveles insostenibles de generación de calor y consumo de energía que se presentan al escalar al máximo la velocidad de los procesadores mononúcleos motivaron el surgimiento de los procesadores de múltiples núcleos (multicore). Un procesador multicore integra dos o más núcleos computacionales dentro de un único chip y, si bien estos son más simples y menos veloces, al combinarlos permiten mejorar el rendimiento global del procesador y al mismo tiempo hacerlo más eficiente energéticamente. Al incorporar este tipo de procesadores a los clusters convencionales, se da origen a una arquitectura conocida como cluster de multicores, que combina memoria compartida y distribuida, y donde la comunicación entre las diferentes unidades de procesamiento resulta ser heterogénea. En este trabajo se presenta un algoritmo paralelo distribuido para el alineamiento de secuencias de ADN basado en el método Smith-Waterman para ser ejecutado sobre las arquitecturas de cluster actuales. Además, se realiza un análisis de rendimiento del mismo. Por último, se presentan las conclusiones y las posibles líneas de trabajo futuro., Facultad de Informática

[EN] Dynamic scheduling of tasks for solving matrix algorithms (, [ES] Resolución de algoritmos matriciales mediante planificación dinámica de tareas

[ES] La medida a distancia de la temperatura de la superficie terrestre desde satélites artificiales permite obtener una visión global de esta magnitud de forma continua y periódica. Esto permite el estudio de su evolución en el tiempo y el espacio, y tiene importantes aplicaciones en diversos campos científicos como la predicción meteorológica, la detección de incendios forestales, el cambio climático, etc. El problema fundamental de realizar esta medida a partir de datos de satélite es la necesidad de corregir los efectos debidos a la absorción de la atmósfera y a la emisividad de la superficie medida. Estas correcciones se realizan empleando un algoritmo de tipo split-window, que tiene una dependencia explícita con la emisividad. El objetivo principal del presente trabajo ha consistido en diseñar un algoritmo que combine el método de cobertura vegetal y los mapas de usos de suelo GlobCover, e implementar una aplicación que permita calcular y generar, de forma completamente automática, mapas de emisividad del territorio europeo a partir de imágenes tomadas por el sensor AATSR (Advanced Along Track Scanning Radiometer) del satélite Envisat de la ESA. Estas imágenes se combinarán para formar composiciones mensuales, de modo que se minimice el efecto derivado de la nubosidad. El algoritmo diseñado permite calcular la emisividad efectiva en una superficie heterogénea, a partir de los usos de suelo en dicha superficie y el porcentaje de cobertura vegetal que contiene, de forma automática, con un error menor del ±1% en la mayoría de superficies. Además, debido a que éste tipo de productos forman parte de las entradas de otros procesos más costosos, en este trabajo se ha empleado la programación de propósito general en la GPU para reducir el tiempo de ejecución necesario para producir los mapas de emisividad. Se ha utilizado la tecnología OpenCL, para implementar dicha solución. La importancia de este trabajo radica en que, hasta ahora, no existían mapas específicos para este sensor ni un algoritmo que permitiera producirlos de forma automática., [EN] The remote sensing measurement of land surface temperature from satellites provides a monitoring of this magnitude on a continuous and regular basis, which is a critical factor in many research fields such as weather forecasting, detection of forest fires or climate change studies, for instance. The main problem of measuring temperature from space is the need to correct for the effects of the atmosphere and the surface emissivity. These corrections are done using a split-window algorithm. Therefore, the goal of this work is to propose an automatic procedure based on the Vegetation Cover Method, combined with the GLOBCOVER land surface type classification to automatically obtain land surface emissivity maps for AATSR split-window bands and to develop a system which implements it. The emissivity estimates have been compared with ground measurements in two validation cases in the area of rice fields of Valencia, Spain. The results show that the error in emissivity of the proposed methodology is of the order of ±0.01 for most of the land surface classes considered. This type of products are part of the inputs of more complicated processes, so in this paper the general purpose programming on the GPU paradigm has been applied to reduce the execution time required to produce the emissivity maps. OpenCL technology was used to implement this solution. The importance of this work is that no maps for this specific sensor nor an algorithm to produce them automatically were available until now.

17 p. En este artículo se hace una introducción a los conceptos básicos de la programación en paralelo, basados en tres modelos diferentes como MPM (Message Passing Model) mediante la librería MPI, SMM (Shared Memory Model) mediante la librería OpenMP y CUDA (Compute Unified Device Architecture) se busca familiarizar al lector con las arquitecturas y los tipos de funciones más importantes que manejan las librerías, dando algunas pautas generales para diseñar un programa basado en las librerías mencionadas anteriormente. La finalidad es que se tengan conceptos para definir cuál de los modelos de programación en paralelo se adapta más a los recursos dispuestos para desarrollar una aplicación. This article provides an introduction to the basic concepts of parallel programming, based on three different models as MPM (Message Passing Model) by MPI library, SMM (Shared Memory Model) by library OpenMPI and CUDA (Compute Unified Device Architecture) try to familiarize the reader with the architecture and the types of functions most important of libraries. Giving some general guidelines to design a program based on the above libraries. The aim is to have concepts to define which of the parallel programming models is more adapted to the resources provided to develop an application. Medellín

La presente Tesina de Grado tiene como objetivo la investigación y el estudio de las plataformas de memoria compartida GPU y cluster de Multicore para la resolución de problemas con alta demanda computacional. Se presentan soluciones al problema planteado con el fin de comparar rendimiento en sus versiones secuencial, paralela con memoria compartida, paralela con pasaje de mensajes, paralela híbrida y paralela en GPU. Se analiza la bondad de las soluciones en relación al tiempo de ejecución y aceleración, y se introduce el análisis de consumo energético., Facultad de Informática

RITA es una aplicación destinada a cualquier usuario que quiera dar sus primeros pasos en programación. El objetivo de RITA es lograr que cualquier persona interesada en aprender a programar pueda centrar la atención en la lógica de programación, evitando la frustración que pudiera surgir al enfrentarse a los problemas de errores sintaxis de un lenguaje de programación particular, y en su lugar motivándolo a continuar indagando y probando sobre la herramienta. En forma simultánea, el usuario final se va familiarizando con conceptos básicos de programación, programación orientada a objetos y el lenguaje Java. El mecanismo empleado en RITA para la creación de algoritmos es la técnica de programación en bloques. La temática de los algoritmos consiste en la programación de robots capaces de combatir en un campo de batalla. El ganador de la batalla será el robot que implementó la mejor estrategia de combate. RITA genera código fuente JAVA a medida que el usuario de la aplicación compone la estrategia conectando bloques, y de manera transparente brinda la posibilidad de compilar a bytecode y disparar la ejecución contra otros robots. RITA es una aplicación de código abierto, escrita en Java y construida integrando OpenBlocks y Robocode., Facultad de Informática

El objetivo general de este trabajo es mostrar la aceleración en el tiempo de cómputo que se obtiene al paralelizar el algoritmo de diagonalización de matrices simétricas por el método de Jacobi, de forma de aprovechar el paralelismo a nivel de thread que provee la arquitectura multicore actual. Los temas a abordar abarcan el análisis del problema, el estudio de distintas implementaciones del algoritmo secuencial y optimizaciones posibles, la adaptación de dicho algoritmo para hacer uso de una implementación de la API BLAS (Basic Linear Algebra Subprograms) optimizada para la arquitectura subyacente, y la implementación de un algoritmo paralelo utilizando la herramienta de programación sobre memoria compartida OpenMP. El método de Jacobi para diagonalizar matrices simétricas tiene aplicaciones en áreas como biometría, visión artificial, procesamiento digital de señales, entre otros. A medida que el volumen de datos de entrada se incrementa, la cantidad de tiempo requerido para el cómputo aumenta en forma significativa. La combinación de librerías de álgebra lineal optimizadas para la arquitectura subyacente, junto con la potencia que brinda un multicore y una herramienta adecuada de programación paralela para dicha arquitectura permitirá reducir el tiempo de ejecución. Este trabajo pretende aportar un análisis del rendimiento (speed up, eficiencia) obtenido por el algoritmo paralelo propuesto sobre una arquitectura multicore, a medida que se incrementa el volumen de datos de entrada (tamaño de la matriz) y al aumentar la cantidad de threads/cores., Facultad de Informática

The huge market of the video games has propelled the development of hardware and software focused on making the game environment more realistic. Among such developments are the graphics processing units (GPU), which are intended to alleviate the central processing unit (CPU) of the host computer from the computation that creates “life” for the video games. GPUs reach this goal with the use of multiple computation cores operating on a parallel architecture; these features have made the GPUs attractive for more than the development of video games. In this paper is presented a brief description of the features of CUDA™, a parallel computing architecture on GPUs. The application of the GPUs on the numerical reconstruction of holograms from a digital in-line holographic microscope is shown. On doing this task an 11-fold speeding up with respect to the same calculation done on a typical CPU is reached.

Como objetivo inicial de esta tesina se encuentra la investigación de modelos de sincronización para aplicaciones paralelas de alta complejidad computacional sobre cluster de multicores, teniendo en cuenta el auge de esta arquitectura. Como caso de prueba se utiliza el algoritmo de Smith-Waterman para determinar el grado de similitud de dos secuencias de ADN, cuya paralelización emplea un esquema de pipeline debido a la dependencia de datos inherente al problema. Resulta de interés comparar diferentes técnicas de descomposición paralela y mapeo de tareas concurrentes a procesadores para la aplicación mencionada anteriormente. También interesa analizar alternativas de los algoritmos paralelos conocidos para el alineamiento de secuencias, considerando la arquitectura multiprocesador de soporte. Finalmente, estudiar métricas de perfomance para los estudios experimentales que se realicen de manera de obtener una comparación real de la solución a esta clase de problemas, empleando sincronización por mensajes, por memoria compartida e híbrida., Facultad de Informática

El objetivo de este trabajo es mostrar la aceleración en el tiempo de cómputo del algoritmo criptográfico Advanced Encryption Standard (AES) con clave de tamaño 128bits, que se obtiene al aprovechar el paralelismo que proveen las arquitecturas multicores actuales utilizando herramientas de programación paralela. AES es uno de los algoritmos de criptografía más usados en la actualidad, con el crecimiento de las redes y la información que se maneja hoy en día puede ser necesario cifrar un volumen muy grande de información para lo que se requiere mayor velocidad en los procesadores, pero esto actualmente no es posible debido a que los procesadores han llegado al límite de velocidad por problemas térmicos y de consumo, por esta razón se está incrementando la cantidad de procesadores en los equipos. Como aporte de la concreción de este trabajo se pretende presentar un análisis de rendimiento que muestre cómo a pesar de las limitaciones de velocidad de los procesadores, es posible, mediante herramientas de programación paralela, aprovechar las arquitecturas multicore para acelerar el cómputo del algoritmo AES y así reducir el tiempo de cifrar información ya sea para almacenarla o enviarla por la red., Facultad de Informática

La presente línea de investigación surge de dos observaciones. Por un lado, observamos que el paradigma orientado a agentes aún hoy no se encuentra consensuadamente definido dentro de las diferentes áreas de las ciencias de la computación. Por el otro lado, la combinación de conceptos y herramientas de los diferentes paradigmas de programación en lenguajes actuales demostraron ser la vía más adecuada para la elaboración de herramientas de desarrollo de software que permitan representar adecuadamente los problemas y soluciones de dominios de la vida real. A partir de estas observaciones comenzamos una investigación cuyo objetivo es establecer las bases para dar origen a una definición definitiva del paradigma orientado a agentes, mostrando que constituye la convergencia entre los demás paradigmas. Con este fin nos proponemos desarrollar un lenguaje de programación que incorpore sus ideas elementales de manera armónica. Para su desarrollo escogimos un lenguaje multiparadigma basado en la programación lógica, por sus numerosas extensiones y la facilidad con la que permite definir nuevas estructuras sintácticas, semánticas y de control. Como conclusión de este trabajo utilizaremos el nuevo lenguaje para desarrollar aplicaciones prácticas en diversos campos como la robótica, la domótica, el desarrollo de aplicaciones móviles, etc., Eje: Agentes y Sistemas inteligentes, Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI)

Els bucles son la part que més temps consumeix en les aplicacions numèriques. El rendiment dels bucles està limitat tant pels recursos oferts per l'arquitectura com per les recurrències del bucle en la computació. Per executar més operacions per cicle, els processadors actuals es dissenyen amb graus creixents de replicació de recursos (tècnica de replicació) para ports de memòria i unitats funcionals. En canvi, el gran cost en termes d'àrea i temps de cicle d'aquesta tècnica limita tenir alts graus de replicació: alts valors en temps de cicle contraresten els guanys deguts al decrement en el nombre de cicles, mentre que alts valors en l'àrea requerida poden portar a configuracions impossibles d'implementar. Una alternativa a la replicació de recursos, és fer los més amples (tècnica que anomenem "widening"), i que ha estat usada en alguns dissenys recents. Amb aquesta tècnica, l'amplitud dels recursos s'amplia, fent una mateixa operació sobre múltiples dades. Per altra banda, alguns microprocessadors escalars de propòsit general han estat implementats amb unitats de coma flotants que implementen la instrucció sumar i multiplicar unificada (tècnica de fusió), el que redueix la latència de la operació combinada, tanmateix com el nombre de recursos utilitzats. A aquest treball s'avaluen un ampli conjunt d'alternatives de disseny de processadors VLIW que combinen les tres tècniques. S'efectua una projecció tecnològica de les noves generacions de processadors per predir les possibles alternatives implementables. Com a conclusió, demostrem que tenint en compte el cost, combinar certs graus de replicació i "widening" als recursos hardware és més efectiu que aplicar únicament replicació. Així mateix, confirmem que fer servir unitats que fusionen multiplicació i suma pot tenir un impacte molt significatiu en l'increment de rendiment en futures arquitectures de processadors a un cost molt raonable., Loops are the main time-consuming part of numerical applications. The performance of the loops is limited either by the resources offered by the architecture or by recurrences in the computation. To execute more operations per cycle, current processors are designed with growing degrees of resource replication (replication technique) for memory ports and functional units. However, the high cost in terms of area and cycle time of this technique precludes the use of high degrees of replication. High values for the cycle time may clearly offset any gain in terms of number of execution cycles. High values for the area may lead to an unimplementable configuration. An alternative to resource replication is resource widening (widening technique), which has also been used in some recent designs in which the width of the resources is increased (i.e., a single operation is performed over multiple data). Moreover, several general-purpose superscalar microprocessors have been implemented with multiply-add fused floating point units (fusion technique), which reduces the latency of the combined operation and the number of resources used. On this thesis, we evaluate a broad set of VLIW processor design alternatives that combine the three techniques. We perform a technological projection for the next processor generations in order to foresee the possible implementable alternatives. From this study, we conclude that if the cost is taken into account, combining certain degrees of replication and widening in the hardware resources is more effective than applying only replication. Also, we confirm that multiply-add fused units will have a significant impact in raising the performance of future processor architectures with a reasonable increase in cost.