Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1997

Orientador: Carlos A. de Moura e Jose Vitorio Zago / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-21T16:05:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amendola_Mariangela_D.pdf: 3030178 bytes, checksum: ea089e9f15fb8528b32dfff59d687628 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O objetivo desta pesquisa é construir algoritmos seqüenciais e paralelos, adequados para a simulação numérica de problemas de fronteira livre que são modelados por inequações variacionais, o que fazemos focalizando o problema da cavitação na lubrificação hidrodinâmica de mancais. Este problema é modelado para a pressão do fluido lubrificante pela equação de Reynolds sob hipóteses simplificadoras apropriadas, com condições de fronteira essenciais nulas e em um domínio periódico. Faz parte do problema determinar onde esta equação é satisfeita e, para tanto devem ser impostas condições complementares na interface desta região. A formulação variacional do problema é atrativa porque além de transformar as condições complementares em naturais, garante resultados teóricos de existência e unicidade da solução, e fornece tal região automaticamente. O trabalho descreve argumentos para a seleção de algoritmos, desde o ponto de vista da descrição física do problema, até o da seleção do computador usado. O algoritmo construído é composto basicamente por dois processos iterativos: um externo associado ao método da penalização, necessário para transformar a inequação em equação variacional, e um interno associado ao método dos gradientes conjugados com precondicionador para resolver o sistema gerado pelo método dos elementos finitos. Este último é que foi implementado segundo a estratégia elemento por elemento que é facilmente paralelizada. A versão seqüencial do programa computacional deste algoritmo foi usada para analisar a influência dos parâmetros físicos do problema, como a rotação, a razão de excentricidade e a razão comprimento por diâmetro. Os testes foram realizados em um microcomputador. . A performance da versão paralela do mesmo programa foi testada através do seu uso exclusivo em uma rede heterogênea de cinco processadores com o pacote P.V.M. instalado, disponível no CENAPAD/SP. / Abstract: This research seeks to build sequential and parallel algorithms for the numerical simulation of free boundary problems that are modelled by variational inequalities. That was done with the focus on the cavitational problem for journal bearings. This problems is modelled for the pression of the lubricating fluid under the Reynolds equation with simplified hypothesis, with null essential boundary conditions and over a periodic domain. It is part of the problem to find where this equation is satisfied and in order to do this, another condition should be imposed on the interface of this region. The variational formulation of the problem is attractive because besides transforming this essential condition on natural condition, it assures existency and unicity of the solution and gives that region automatically. The work describes arguments for the selection of the algorithm, beginning by the physical descrition of the problem and goes as far as the selection of the computer used. The chosen algorithm is basically composed by two iteratives parts: the first associated to pena1ty method, necessary to transform the inequality into equality variational, and the second associated to the conjugated gradient method to solve the linear system generated by the use of the finite element method. This second part was implemented' by element-by-element strategy which is easily parallelized. The sequential version of the program was implemented for a microcomputer in order to analyse the influence of the physical parameters like the rotation, the ratio of excentricity and the ratio length by widht. The parallel version performance was tested by exclusive use in heterogeneous network of five processors with the P.V.M. at CENAPAD/SP. / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

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Orientador : Celso Pascoli Bottura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T17:05:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CostaFilho_JoseTarcisio_M.pdf: 7048551 bytes, checksum: 681ab28a599ed2a970cef9f19723a5fe (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: Neste trabalho estudamos e alteramos a estrutura de cálculo de algorítimos de controle hierárquico com a finalidade de obter procedimentos de parelização que permitam implementação eficiente em arquiteturas de múltiplos processadores, bem como realizamos experimentos em processamento paralelos destes algoritimos / Abstract: In this work we have studied and chaged the calculation structure of hierarchical control algorithms with the objective of developing parallelizacion produres allowing the efficient implementation in multiprocessors architecture, as well as we made experiments the parallel processing of these algorithms / Mestrado / Mestre em Ciências

En el campo de la robótica, se han desarrollado distintos algoritmos y métodos con el objetivo de mejorar la interacción de los robots con las personas y con su entorno de trabajo en tiempo real; es así, como el sistema reacciona y evoluciona constantemente ante cambios que podrían ocurrir durante su funcionamiento. Para alcanzar los objetivos mencionados, una de las habilidades que se le confiere a la máquina es la capacidad de detectar, registrar y reconocer objetos. La presente tesis es un trabajo de investigación aplicada que tiene como objetivo desarrollar un procedimiento que permita a un sistema robótico reconocer y detectar objetos en tiempo real dentro de un entorno controlado; para ello, nos enfocamos en utilizar dos métodos conocidos de reconocimientos de objetos (métodos SIFT y SURF) con los cuales categorizaremos un objeto de un dominio predefinido y comparamos los resultados obtenidos. Se eligieron el método SIFT y el método SURF por la similitud en los pasos que siguen para obtener la información de un objeto; cabe resaltar que el método SURF es un método alterno al SIFT. Los resultados finales mostraron una mejor predicción en la categorización utilizando el método SIFT, pero ésta requería de mayor tiempo para extraer los puntos característicos de los objetos. Por otro lado, el método SURF generaba más puntos característicos de los objetos y en mejor tiempo. La extracción de puntos de interés se analizó en tiempo real; mientras, que la etapa de categorización no consideró este parámetro, sino la cantidad de puntos de interés necesarios para predecir con exactitud la categoría de un objeto. / Tesis

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Este trabalho descreve a área de processamento matricial, mostrando os principais compromissos existentes na obtenção de arquiteturas paralelas a partir de algoritmos, para que haja um ganho real na avaliação destes. São feitas, ainda, considerações sobre ferramentas de programação para arquiteturas paralelas. Os principais compromissos que influenciam as arquiteturas SIMD, objeto de estudo deste trabalho, são abordados analisando-se uma áera de aplicação de arquiteturas SIMD: tratamento de imagens. Como uma caso prático de estudo e exemplo destes compromissos, é proposta uma arquitetura SIMD para um processador matricial empregando um chip matricial disponível comercialmente - o GAPP (Geometric Arithmetic Parallel Processor). É proposto, ainda, um ambiente para o desenvolvimento de programas nesta arquitetura. Este ambiente é baseado na utilização da lingaugem GAL (GAPP Algorithm Language), criada especificamente para elaboração de programas para o GAPP. / This work describes the array processing area, discussing the main tradeoffs in the design of parallel architecture from algorithms. The algorithm to architecture transformation is called a mapping problem. Some considerations about progamming tools for parallel architectures are also made. The relationship between algorithms and architectures is covered by studying a specific case for SIMD architectures: digital image processing. A SIMD architecture proposal, using a commercially available chip array - GAPP (Geometric Arithmetic Parallel Processor) is made. This architecture is used on a practical case to study and analyze those tradeoffs. An environment for program development for this architecture is also proposed. This environment is based on the use of GAL language (GAPP Algorithm Language), which was created specificaly for GAPP program development.

Orientador : Prof. Dr. Luis Carlos Erpen de Bona / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 10/09/2015 / Inclui referências : f. 97-101 / Resumo: O algoritmo Barnes-Hut é um método aproximado amplamente usado para na simulação gravitacional de N-Corpos, que envolve a construção e eaminliamento de árvores esparsas a cada passo de simulação e assim reduzindo a complexidade computacional e possibilitando a solução de problemas práticos de grande escala, A natureza irregular desse código de eaminliamento em árvore apresenta desafios interessantes na sua computação em sistemas paralelos. Desafios adicionais ocorrem nesse tipo de padrão de computação paralela quando se deseja utilizar de maneira eficaz a capacidade computacional de arquiteturas de GPUs (processadores gráficos multieore de propósito geral), Oetrees são estruturas de dados que representam de maneira eficiente as informações de dados espaciais em várias áreas tais como computação científica, computação gráfica, processamento de imagens, dentre outras. Nosso enfoque nesse trabalho é de tratar explicitamente os padrões dinâmicos irregulares de acesso a dados em memória com o remapeamento de dados e transformações de lavouts, dependendo das estruturas acessadas. Também é feito o controle explicito, por programa, de fluxos divergentes de execuções em threads. Apresentamos uma nova estrutura de dados compacta para lavouts de oetrees esparsas, bem como algoritmos paralelos para GPUs, tanto para transformações de lavouts como para eaminliamento paralelo usando a técnica de simulação de "warps"-largos (SWW, Simulated Wide-Warps), Os benefícios de nossas técnicas ocorrem devido à transposição do algoritmo de eamin- nhamento na árvore para execução em padrões mais regulares, possibilitando uma melhor adaptação ao modelo GPU paralelo, A estrutura de dados permite explorar localidades de acessos à memória durante os percursos, ao mesmo tempo conservando espaço em memória eaehe ou em memória compartilhada (scratchpad). Desta forma a memória rápida intra-eore pode ser dedicada a acelerar eaminliamentos. Controle divergência de fluxos também é delimitado de maneira algorítmica, impondo uma execução uniforme na maior parte dos segmentos de execução. Nossos experimentos mostram melhoria de desempenho significativa em relação às soluções em GPU mais conhecidas para este algoritmo. Desenvolvemos um novo algoritmo paralelo eficiente que gera diretamente de uma só vez as oetrees implícitas comprimidas, como um método massivamente paralelo. Este método traz uma nova visão para tratar de forma eficiente com a natureza irregular também presente na construção de oetrees esparsas, O algoritmo proposto de geração massivamente paralela de oetrees esparsas tem aplicação imediata em nossa implementação GPU paralela da simulação Barnes-Hut e em outros métodos de N-eorpos, As técnicas e algoritmos propostos nesta tese também poderão ser aplicadas em outros contextos. Palavras-chave: Algoritmo Massivamente Paralelo para Geração de Octrees; Octrees esparsas; Octree implícita; Probleamas de N-Corpos; Barnes-Hut; GPGPIJ; WarpsLargos Simulados em Software; CIJDA; Algoritmo Paralelo irregular; Algoritmos paralelos; Manycore Computing; Acelerador de Computação; / Abstract: The Barnes-Hut algorithm is a widely used approximation method for the N-Body simulation problem, which involves the construction and traversal of sparse trees at each simulation step and thus reducing the complexity to solve large/praetieal problems. The irregular nature of this tree walking code presents interesting challenges for its computation on parallel systems. Additional problems arise in effectively exploiting the processing capacity of GPU architectures. Octrees are data structures that efficiently represent spatial data in many fields such as scientific computing, computer graphics and image processing, among others. In this work we explicitly deal with dynamic irregular patterns in data accesses with data remapping and data transformation, depending on the data structures being accessed, and by controlling the execution flow divergence of threads. We present a new compact data-strueture for sparse octree layouts, and also GPU parallel algorithms for tree transformation and parallel walking using software Simulated Wide-Warps (SWW), Benefits of our techniques are in transposing the tree algorithm to execute regular patterns to match the GPU parallel model. The data structure allows exploring localities during traversals, at the same time conserving space in caches or scratchpad memory. This way fast intra-eore memory can be dedicated to speed up traversals. Control flow divergence is also algorithmically constrained, enforcing a mostly uniform execution of threads. Our experiments show significant performance improvement over the best known GPU solutions to this algorithm. We have developed a novel efficient parallel algorithm that directly generates entire compressed implicit octrees at once, as a massively parallel method. This method brings new insight on how to efficiently deal with the irregular nature of algorithms for constructing sparse octrees. The proposed algorithm has immediate application to our GPU parallel Barnes-Hut implementation and other N-Body methods. We envision that the techniques and algorithms proposed in this dissertation can also be applied in other contexts. Keywords: Massively Parallel Octree Generation Algorithm; Sparse Octrees; Implicit Octree; N-Body; Barnes-Hut; GPGPU; Software Simulated Wide-Warp; CUDA; Irregular Parallel Algorithm; Parallel algorithms; Many core Computing; Accelerator Computing;

Este trabalho descreve a área de processamento matricial, mostrando os principais compromissos existentes na obtenção de arquiteturas paralelas a partir de algoritmos, para que haja um ganho real na avaliação destes. São feitas, ainda, considerações sobre ferramentas de programação para arquiteturas paralelas. Os principais compromissos que influenciam as arquiteturas SIMD, objeto de estudo deste trabalho, são abordados analisando-se uma áera de aplicação de arquiteturas SIMD: tratamento de imagens. Como uma caso prático de estudo e exemplo destes compromissos, é proposta uma arquitetura SIMD para um processador matricial empregando um chip matricial disponível comercialmente - o GAPP (Geometric Arithmetic Parallel Processor). É proposto, ainda, um ambiente para o desenvolvimento de programas nesta arquitetura. Este ambiente é baseado na utilização da lingaugem GAL (GAPP Algorithm Language), criada especificamente para elaboração de programas para o GAPP. / This work describes the array processing area, discussing the main tradeoffs in the design of parallel architecture from algorithms. The algorithm to architecture transformation is called a mapping problem. Some considerations about progamming tools for parallel architectures are also made. The relationship between algorithms and architectures is covered by studying a specific case for SIMD architectures: digital image processing. A SIMD architecture proposal, using a commercially available chip array - GAPP (Geometric Arithmetic Parallel Processor) is made. This architecture is used on a practical case to study and analyze those tradeoffs. An environment for program development for this architecture is also proposed. This environment is based on the use of GAL language (GAPP Algorithm Language), which was created specificaly for GAPP program development.

Este trabalho descreve a área de processamento matricial, mostrando os principais compromissos existentes na obtenção de arquiteturas paralelas a partir de algoritmos, para que haja um ganho real na avaliação destes. São feitas, ainda, considerações sobre ferramentas de programação para arquiteturas paralelas. Os principais compromissos que influenciam as arquiteturas SIMD, objeto de estudo deste trabalho, são abordados analisando-se uma áera de aplicação de arquiteturas SIMD: tratamento de imagens. Como uma caso prático de estudo e exemplo destes compromissos, é proposta uma arquitetura SIMD para um processador matricial empregando um chip matricial disponível comercialmente - o GAPP (Geometric Arithmetic Parallel Processor). É proposto, ainda, um ambiente para o desenvolvimento de programas nesta arquitetura. Este ambiente é baseado na utilização da lingaugem GAL (GAPP Algorithm Language), criada especificamente para elaboração de programas para o GAPP. / This work describes the array processing area, discussing the main tradeoffs in the design of parallel architecture from algorithms. The algorithm to architecture transformation is called a mapping problem. Some considerations about progamming tools for parallel architectures are also made. The relationship between algorithms and architectures is covered by studying a specific case for SIMD architectures: digital image processing. A SIMD architecture proposal, using a commercially available chip array - GAPP (Geometric Arithmetic Parallel Processor) is made. This architecture is used on a practical case to study and analyze those tradeoffs. An environment for program development for this architecture is also proposed. This environment is based on the use of GAL language (GAPP Algorithm Language), which was created specificaly for GAPP program development.