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 aborda o emprego de arquiteturas paralelas para a geração realística de imagens gráficas de objetos tridimensionais, voltada para aplicações de modelagem de sólidos e animação, a tempo real. Inicialmente são apresentados os aspectos teóricos relevantes h geração de imagens de sólidos com realismo. Ap6s isso, alguns artigos sobre projetos de arquiteturas especiais para geração de imagens tridimensionais a tempo real são exemplificados e discutidos. Por fim, é apresentado o desenvolvimento do GIRTD, um projeto baseado no emprego de arquiteturas especiais para a geração de imagens de sólidos a tempo real. E dada uma ênfase especial ao projeto do DDA, responsável pelo calculo dos pixels para preenchimento rápido da imagem, com sombreamento continuo, remoção de partes ocultas e antialiasing. / This work discusses the use of parallel architecture for realistic 3-D graphic image rendering, for real-time modelling and animation systems. Initially it presents the theory related to realistic solid image generation. Then some architecture projects for real time 3-D image generation are presented and discussed. Finally the development of a real-time 3-D system for image generation, the GIRTD, is presented. A more intensive attention is given to the DDA project, which performs the pixel calculus for fast image filling with continous shading, hidden surface removal, and antialiasing.

A presente Dissertação propõe uma biblioteca de comunicação de alto desempenho, baseada em troca de mensagens, especificamente projetada para explorar eficientemente as potencialidades da tecnologia SCI (Scalable Coherent Interface). No âmago da referida biblioteca, a qual se denominou DECK/SCI, acham-se três protocolos de comunicação distintos: um protocolo de baixa latência e mínimo overhead, especializado na troca de mensagens pequenas; um protocolo de propósito geral; e um protocolo de comunicação que emprega uma técnica de zero-copy, também idealizada neste Trabalho, no intuito de elevar a máxima largura de banda alcançável durante a transmissão de mensagens grandes. As pesquisas desenvolvidas no decurso da Dissertação que se lhe apresenta têm por mister proporcionar um ambiente para o desenvolvimento de aplicações paralelas, que demandam alto desempenho computacional, em clusters que se utilizam da tecnologia SCI como rede de comunicação. A grande motivação para os esforços envidados reside na consolidação dos clusters como arquiteturas, a um só tempo, tecnologicamente comparáveis às máquinas paralelas dedicadas, e economicamente viáveis. A interface de programação exportada pelo DECK/SCI aos usuários abarca o mesmo conjunto de primitivas da biblioteca DECK (Distributed Execution Communication Kernel), concebida originalmente com vistas à consecução de alto desempenho sobre a tecnologia Myrinet. Os resultados auferidos com o uso do DECK/SCI revelam a eficiência dos mecanismos projetados, e a utilização profícua das características de alto desempenho intrínsecas da rede SCI, haja visto que se obteve uma performance muito próxima dos limites tecnológicos impostos pela arquitetura subjacente. Outrossim, a execução de uma clássica aplicação paralela, para fins de validação, testemunha que as primitivas e abstrações fornecidas pelo DECK/SCI mantêm estritamente a mesma semântica da interface de programação do original DECK.

Este trabalho descreve o projeto lógico de três meios alternativos de interconexão entre processadores e módulos de memória para um sistema multimicroprocessador: barramento multiplexado, múltiplos barramentos dedicados/memórias multiporta e matriz de barramentos cruzados. Com vistas ao projeto, são analisadas as características operacionais de multiprocessadores e identificadas algumas de suas funções de controle. O problema de interconexão em sistemas compostos de múltiplas unidades de processamento é abordado hierarquicamente. São mostradas as formas de se realizar a estrutura de interconexão, dando-se maior atenção aos barramentos digitais são apresentados os protocolos de arbitração e protocolos de comunicação mais utilizados neste tipo de estrutura. / This work describes the logical project of three alternative ways of interconnecting processors and memory modules in a multimicro processor system: multi p lexed bus, multi ple dedicated buses/multi-port memories, and cross-bar matrix. Aiming the project, the o perational features of multiprocessors are analysed and some control functions identified. The interconnection problem in multiple processing units systems is hierarchichally approached, em phasizing digital buses. The arbitration protocols and communication Protocols mostly used in this kind of structure are shown.

Este trabalho aborda o emprego de arquiteturas paralelas para a geração realística de imagens gráficas de objetos tridimensionais, voltada para aplicações de modelagem de sólidos e animação, a tempo real. Inicialmente são apresentados os aspectos teóricos relevantes h geração de imagens de sólidos com realismo. Ap6s isso, alguns artigos sobre projetos de arquiteturas especiais para geração de imagens tridimensionais a tempo real são exemplificados e discutidos. Por fim, é apresentado o desenvolvimento do GIRTD, um projeto baseado no emprego de arquiteturas especiais para a geração de imagens de sólidos a tempo real. E dada uma ênfase especial ao projeto do DDA, responsável pelo calculo dos pixels para preenchimento rápido da imagem, com sombreamento continuo, remoção de partes ocultas e antialiasing. / This work discusses the use of parallel architecture for realistic 3-D graphic image rendering, for real-time modelling and animation systems. Initially it presents the theory related to realistic solid image generation. Then some architecture projects for real time 3-D image generation are presented and discussed. Finally the development of a real-time 3-D system for image generation, the GIRTD, is presented. A more intensive attention is given to the DDA project, which performs the pixel calculus for fast image filling with continous shading, hidden surface removal, and antialiasing.

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.

O presente trabalho estuda técnicas para monitoração de sistemas paralelos. Baseado nesses estudos, uma ferramenta para monitoração de sistemas paralelos (Xgraph) foi construída. Essa ferramenta, baseada na Graph desenvolvida em Manchester, permite uma compreensão mais profunda das características de arquiteturas a fluxo de dados (dataflow) sob o ambiente XWindows / This work comprises studies on techniques that can the applied on the monitoring of parallel systems. Based on these studies, the XGRAPH a tool for use in the monitoring parallel systems has been constructed and is also presented in this work. The XGRAPH tool is based on the GRAPH tool developed in Manchester, and runs on an Xwindows environment, permitting a better understanding of architectures dataflow

Este trabalho descreve o projeto lógico de três meios alternativos de interconexão entre processadores e módulos de memória para um sistema multimicroprocessador: barramento multiplexado, múltiplos barramentos dedicados/memórias multiporta e matriz de barramentos cruzados. Com vistas ao projeto, são analisadas as características operacionais de multiprocessadores e identificadas algumas de suas funções de controle. O problema de interconexão em sistemas compostos de múltiplas unidades de processamento é abordado hierarquicamente. São mostradas as formas de se realizar a estrutura de interconexão, dando-se maior atenção aos barramentos digitais são apresentados os protocolos de arbitração e protocolos de comunicação mais utilizados neste tipo de estrutura. / This work describes the logical project of three alternative ways of interconnecting processors and memory modules in a multimicro processor system: multi p lexed bus, multi ple dedicated buses/multi-port memories, and cross-bar matrix. Aiming the project, the o perational features of multiprocessors are analysed and some control functions identified. The interconnection problem in multiple processing units systems is hierarchichally approached, em phasizing digital buses. The arbitration protocols and communication Protocols mostly used in this kind of structure are shown.

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.

[pt] DEMOLAN (Descrição de Máquinas Orientadas para Linguagem de Alto Nível) é uma ferramenta para avaliação de arquiteturas de computadores a nível de concepção. O projetista não só verifica se o projeto está correto, mas também tem a facilidade de experimentar uma série de alternativas de projeto. DEMOLAN além de ser uma linguagem para a especificação e descrição de arquiteturas de computadores orientados para linguagens de alto nível, é também um compilador que permite gerar um simulador da arquitetura descrita na linguagem DEMOLAN. A comprovação do funcionamento do sistema DEMOLAN foi feito a partir da descrição de três estilos diversos de arquiteturas: SECD (uma máquina orientadora para o LISP), PLM (uma máquina orientadora para o PROLOG) e SPLM (uma máquina orientadora para a linguagem Student-PL). / [en] DEMOLAN (Description of Hight-Level Language Oriented Machines) is a tool for computer architecture evaluation at a conception level. The user not only verifies the design, but also is able to try anternative project. DEMOLAN is a language for high-level language computer especification and description, and also a compiler that enables the creation of an architecture sumilator. To demontrate the DEMOLAN system, three diferent styles of architecture were described: SECD (a LISP oriented machine), PLM (a prolong oriented machine) and SPLM (a Student-PL language oriented machine).