Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5312.pdf: 1746409 bytes, checksum: f1bdfc6eec1ef747466c9ed99d5d8835 (MD5) Previous issue date: 2013-06-14 / Financiadora de Estudos e Projetos / Multicore processors allow applications to explore thread-level parallelism in order to enable improvements on the elapsed time. The sharing of the memory subsystem and the discrepancy between the speeds of processors and memory access operations, however, may entail limitations to the scalability caused by thread competition for the resources. The automatic determination of the appropriate number of threads for an application that ensure efficient executions, although widely desired, is a non-trivial problem. This work aimed to evaluate the factors limiting the scalability of OpenMP parallel applications related to the contention for shared resources in multicore processors, with the goal of identifying the characteristics of applications that limit their scalability. It was found that memory accesses are a major limitation to the performance gains with parallelism. The granularity, indicating the ratio of memory accesses to processing, has been verified as being an important performance factor of parallel executions. Estimates of granularity can be obtained from the applications' source code. Different data access modes, however, point to the need to estimate the combination of granularity with information about the data access locality to properly determine the scalability of applications. / Processadores multicore permitem que aplicações explorem paralelismo no nível de threads para habilitar melhorias no tempo de conclusão da execução. O compartilhamento do subsistema de memória e a disparidade entre as velocidades dos processadores e das operações de acesso à memória, contudo, podem implicar em limitações na escalabilidade causadas pela competição das threads pelos recursos. A determinação da quantidade apropriada de threads que garanta execuções eficientes para uma aplicação é um problema não trivial cuja obtenção automatizada é amplamente desejada. Neste trabalho, buscou-se avaliar os fatores limitantes para a escalabilidade de aplicações paralelas com OpenMP relacionados à contenção pelos recursos compartilhados em processadores multicore, com o objetivo de identificar características das aplicações que limitem sua escalabilidade. Constatou-se que os acessos à memória são a principal limitação aos ganhos de desempenho com o paralelismo. A granularidade, que indica a proporção de acessos à memória em relação ao processamento, foi verificada como sendo um indicativo importante do desempenho das execuções paralelas. Estimativas de granularidade podem ser obtidas a partir do código-fonte das aplicações. Diferentes modos de acessos aos dados apontam, todavia, para a necessidade de combinação da estimativa de granularidade com informações sobre a localidade dos acessos aos dados para determinar corretamente a escalabilidade das aplicações.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-11Bitstream added on 2014-06-13T19:51:06Z : No. of bitstreams: 1 marucci_ea_me_sjrp.pdf: 2105093 bytes, checksum: 5b417abdc99cd4c7f9807768af1ab956 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Devido a crescente quantidade de dados genômicos para comparação, a computação paralela está se tornando cada vez mais necessária para realizar uma das operaçoes mais importantes da bioinformática, o alinhamento múltiplo de sequências. Atualmente, muitas ferramentas computacionais são utilizadas para resolver alinhamentos e o uso da computação paralela está se tornando cada vez mais generalizado. Entretanto, embora diferentes algoritmos paralelos tenham sido desenvolvidos para suportar as pesquisas genômicas, muitos deles não consideram aspectos fundamentais da computação paralela. O MUSCLE [1] e uma ferramenta que realiza o alinhamento m ultiplo de sequências com um bom desempenho computacional e resultados biológicos signi cativamente precisos [2]. Embora os m etodos utilizados por ele apresentem diferentes versões paralelas propostas na literatura, apenas uma versão paralela do MUSCLE foi proposta [3]. Essa versão, entretanto, foi desenvolvida para sistemas de mem oria compartilhada. O desenvolvimento de uma versão paralela do MUSCLE para sistemas distribu dos e importante dado o grande uso desses sistemas em laboratórios de pesquisa genômica. Esta paralelização e o foco deste trabalho e ela foi realizada utilizando-se abordagens paralelas existentes e criando-se novas abordagens. Como resultado, diferentes estratégias paralelas foram propostas. Estas estratégias podem ser incorporadas a outras ferramentas de alinhamento que utilizam, em determinadas etapas, a mesma abordagem seq uencial. Em cada método paralelizado, considerou-se principalmente a e ciência, a escalabilidade e a capacidade de atender problemas reais da biologia. Os testes realizados mostram que, para cada etapa paralela, ao menos uma estratégia de nida atende bem todos esses crit erios. Al em deste trabalho realizar um paralelismo in edito, ao viabilizar a execução da ferramenta MUSCLE em... / Due to increasing amount of genetic data for comparison, parallel computing is becoming increasingly necessary to perform one of the most important operations in bioinformatics, the multiple sequence alignments. Nowadays, many software tools are used to solve sequence alignments and the use of parallel computing is becoming more and more widespread. However, although di erent parallel algorithms were developed to support genetic researches, many of them do not consider fundamental aspects of parallel computing. The MUSCLE [1] is a tool that performs multiple sequence alignments with good computational performance and biological results signi cantly precise [2]. Although the methods used by them have di erent parallel versions proposed in the literature, only one parallel version of the MUSCLE tool was proposed [3]. This version, however, was developed for shared memory systems. The development of a parallel MUSCLE tool for distributed systems is important given the wide use of such systems in laboratories of genomic researches. This parallelization is the aim of this work and it was done using existing parallel approaches and creating new approaches. Consequently, di erent parallel strategies have been proposed. These strategies can be incorporated into other alignment tools that use, in a given stage, the same sequential approach. In each parallel method, we considered mainly the e ciency, scalability and ability to meet real biological problems. The tests show that, for each parallel step, at least one de ned strategy meets all these criteria. In addition to the new MUSCLE parallelization, enabling it execute in a distributed systems, the results show that the de ned strategies have a better performance than the existing strategies.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-30Bitstream added on 2014-06-13T19:10:03Z : No. of bitstreams: 1 zafalon_gfd_me_sjrp.pdf: 915240 bytes, checksum: 39a35a2fec9d70947eb907760544f707 (MD5) / A biologia, como uma ciência bastante desenvolvida, foi dividida em diversas areas, dentre elas, a genética. Esta area passou a crescer em importância nos ultimos cinquenta anos devido aos in umeros benefícios que ela pode trazer, principalmente, aos seres humanos. Como a gen etica passou a apresentar problemas com grande complexidade de resolução estratégias computacionais foram agregadas a ela, surgindo assim a bioinform atica. A bioinformática desenvolveu-se de forma bastante signi cativa nos ultimos anos e esse desenvolvimento vem se acentuando a cada dia, devido ao aumento da complexidade dos problemas genômicos propostos pelos biólogos. Assim, os cientistas da computação têm se empenhado no desenvolvimento de novas técnicas computacionais para os biólogos, principalmente no que diz respeito as estrat egias para alinhamentos m ultiplos de sequências. Quando as sequências estão alinhadas, os biólogos podem realizar mais inferências sobre elas, principalmente no reconhecimento de padrões que e uma outra area interessante da bioinformática. Atrav es do reconhecimento de padrãoes, os bi ologos podem identicar pontos de alta signi cância (hot spots) entre as sequências e, consequentemente, pesquisar curas para doençass, melhoramentos genéticos na agricultura, entre outras possibilidades. Este trabalho traz o desenvolvimento e a comparação entre duas técnicas computacionais para o alinhamento m ultiplo de sequências. Uma e baseada na técnica de alinhamento múltiplo de sequências progressivas pura e a outra, e uma técnica de alinhamento múltiplo de sequências otimizada a partir da heurística de colônia de formigas. Ambas as técnicas adotam em algumas de suas fases estratégias de paralelismo, focando na redu c~ao do tempo de execução dos algoritmos. Os testes de desempenho e qualidade dos alinhamentos que foram conduzidos com as duas estrat egias... / Biology as an enough developed science was divided in some areas, and genetics is one of them. This area has improved its relevance in last fty years due to the several bene ts that it can mainly bring to the humans. As genetics starts to show problems with hard resolution complexity, computational strategies were aggregated to it, leading to the start of the bioinformatics. The bioinformatics has been developed in a signi cant way in the last years and this development is accentuating everyday due to the increase of the complexity of the genomic problems proposed by biologists. Thus, the computer scientists have committed in the development of new computational techniques to the biologists, mainly related to the strategies to multiple sequence alignments. When the sequences are aligned, the biologists can do more inferences about them mainly in the pattern recognition that is another interesting area of the bioinformatics. Through the pattern recognition, the biologists can nd hot spots among the sequences and consequently contribute for the cure of diseases, genetics improvements in the agriculture and many other possibilities. This work brings the development and the comparison between two computational techniques for the multiple sequence alignments. One is based on the pure progressive multiple sequence alignment technique and the other one is an optimized multiple sequence alignment technique based on the ant colony heuristics. Both techniques take on some of its stages of parallel strategies, focusing on reducing the execution time of algorithms. Performance and quality tests of the alignments were conducted with both strategies and showed that the optimized approach presents better results when it is compared with the pure progressive approach. Biology as an enough developed science was divided in some areas, and genetics is one of them. This area has improved... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-02-03T20:53:54Z No. of bitstreams: 1 RaphaellMacielDeSousa_TESE.pdf: 6489062 bytes, checksum: ad0b83d06c244d254f4775bacae900af (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-02-04T19:25:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RaphaellMacielDeSousa_TESE.pdf: 6489062 bytes, checksum: ad0b83d06c244d254f4775bacae900af (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-04T19:25:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RaphaellMacielDeSousa_TESE.pdf: 6489062 bytes, checksum: ad0b83d06c244d254f4775bacae900af (MD5) Previous issue date: 2014-11-24 / Os esquemas de controle convencionais aplicados em Filtros Ativos de Pot?ncia Paralelos (FAPPs) utilizam extra??o de ham?nicos, de modo que o desempenho da compensa??o depende da velocidade e precis?o com que os componentes harm?nicos da carga n?o linear s?o identificados. O FAPP pode ser implementado sem o uso de extratores de harm?nicos. Neste caso, a compensa??o dos componentes harm?nicos ? obtida a partir do balan?o de pot?ncia do sistema. O desempenho da compensa??o no caso em que o balan?o de pot?ncia ? utilizado depende da velocidade com que o sistema entra em estado de equil?brio. Neste caso, as correntes de fase s?o indiretamente reguladas por um controlador de dupla sequ?ncia (Double sequence controller - DSC) com dois graus de liberdade, cujo o princ?pio do modelo interno (internal mode principle - IMP) ? utilizado para evitar transforma??es de coordenadas e garantir erro nulo em regime permanente. Adicionalmente o DSC apresenta robustez quando o FAPP opera sob condi??es de desbalanceamento. Al?m disso, o FAPP implementado sem esquemas de detec??o compensam simultaneamente harm?ncos e reativos da carga. Suas capacidades de compensa??o, entretanto, s?o limitadas pela pot?ncia dispon?vel no conversor do FAPP. Tal restri??o pode ser minimizada se o n?vel de pot?ncia reativa compensada for flexibilizado. Um esquema de estima??o que determina as correntes do filtro ? introduzido para conferir flexibilidade na compensa??o de reativos da carga. Resultados experimentais s?o apresentados para demonstrar o desempenho do sistema proposto. / The conventional control schemes applied to Shunt Active Power Filters (SAPF) are Harmonic extractor-based strategies (HEBSs) because their effectiveness depends on how quickly and accurately the harmonic components of the nonlinear loads are identified. The SAPF can be also implemented without the use of the load harmonic extractors. In this case, the harmonic compensating term is obtained from the system active power balance. These systems can be considered as balanced-energy-based schemes (BEBSs) and their performance depends on how fast the system reaches the equilibrium state. In this case, the phase currents of the power grid are indirectly regulated by double sequence controllers with two degrees of freedom, where the internal model principle is employed to avoid reference frame transformation. Additionally the DSC controller presents robustness when the SAPF is operating under unbalanced conditions. Furthermore, SAPF implemented without harmonic detection schemes compensate simultaneously harmonic distortion and reactive power of the load. Their compensation capabilities, however, are limited by the SAPF power converter rating. Such a restriction can be minimized if the level of the reactive power correction is managed. In this work an estimation scheme for determining the filter currents is introduced to manage the compensation of reactive power. Experimental results are shown for demonstrating the performance of the proposed SAPF system.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-02-15T11:21:03Z No. of bitstreams: 1 MatheusFernandesTorquato_DISSERT.pdf: 2354339 bytes, checksum: 32d0b6ee431808fccf375481ef94b8a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-02-16T11:39:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MatheusFernandesTorquato_DISSERT.pdf: 2354339 bytes, checksum: 32d0b6ee431808fccf375481ef94b8a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T11:39:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MatheusFernandesTorquato_DISSERT.pdf: 2354339 bytes, checksum: 32d0b6ee431808fccf375481ef94b8a9 (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Os Algoritmos Gen?ticos (AGs) s?o utilizados para resolver problemas de busca e otimiza??o no qual, uma solu??o ?tima pode ser encontrada utilizando um processo iterativo e transi??es probabil?sticas. Todavia, dependendo do tipo de problema, o tempo para encontrar a solu??o pode ser elevado em m?quinas sequenciais devido ? complexidade computacional do algoritmo gen?tico. Assim, esse trabalho possui como objetivo o desenvolvimento de um prot?tipo associado a uma implementa??o paralela de um algoritmo gen?tico em FPGA (Field-programmable gate array). O principal objetivo do desenvolvimento dessa arquitetura ? a otimiza??o do tempo de processamento do sistema. Resultados associados com o tempo de processamento e a ?rea ocupada para v?rios tamanhos de popula??o foram analisados. Estudos relativos ? precis?o da resposta do algoritmo gen?tico para o problema de otimiza??o de fun??es com uma e duas vari?veis tamb?m foram analisados para a implementa??o em hardware. Todo projeto foi desenvolvido utilizando a plataforma de desenvolvimento System Generator da Xilinx tendo como FPGA alvo um Virtex-7 xc7vx550t-1ffg1158 FPGA. / Genetic Algorithms (GAs) are used to solve search and optimization problems in which an optimal solution can be found using an iterative process and using probabilistic transitions. However, depending on the type of problem, the time required to find a solution can be high in sequential machines due to the computational complexity of genetic algorithm. This work proposes a parallel implementation of a genetic algorithm on fieldprogrammable gate array (FPGA). Optimization of the system?s processing time is the main goal of this project. Results associated with the processing time and area occupancy (in FPGA) for various population size are analyzed. Studies concerning the accuracy of the GA response for the optimization of functions with one and two variables were also analyzed for the hardware implementation. The project was developed using the System Generator software (Xilinx development platform) and the Virtex-7 xc7vx550t-1ffg1158 FPGA.

Este trabalho que envolve matemática aplicada e processamento paralelo: seu objetivo é avaliar uma estratégia de implementação em paralelo para algoritmos de diferenças finitas que aproximam a solução de equações diferenciais de evolução. A alternativa proposta é a substituição dos produtos matriz-vetor efetuados sequencialmente por multiplicações matriz-matriz aceleradas pelo método de Strassen em paralelo. O trabalho desenvolve testes visando verificar o ganho computacional relacionado a essa estratégia de paralelização, pois as aplicacações computacionais, que empregam a estratégia sequencial, possuem como característica o longo período de computação causado pelo grande volume de cálculo. Inclusive como alternativa, nós usamos o algoritmo em paralelo convencional para solução de algoritmos explícitos para solução de equações diferenciais parciais evolutivas no tempo. Portanto, de acordo com os resultados obtidos, nós observamos as características de cada estratégia em paralelo, tendo como principal objetivo diminuir o esforço computacional despendido. / This work involves parallel processing and applied mathematics: Our goal is to evaluate a strategy for implementing parallel algorithms for finite diference approach,it is the solution of diferential equations of evolution. The alternative proposed is the replacement of the matrix-vector products performed sequentially by matrix-matrix multiplication method accelerated by Strassen in parallel. The work develops tests in order to verify the speedup related to the strategy of parallelization because sequential application have characterized for long periods of computation, this is caused by the large amount of calculation. Even alternatively, we use the algorithm in parallel to conventional explicit solution algorithms for solving partial diferential equations. Therefore, according to the results, we observe the characteristics of each strategy in parallel with the main purpose of reducing the computational effort expended.

Sistemas modernos de alto desempenho compreendem milhares a milhões de unidades de processamento. O desenvolvimento de uma aplicação paralela escalável para tais sistemas depende de um mapeamento preciso da utilização recursos disponíveis. A identificação de recursos não utilizados e os gargalos de processamento requere uma boa análise desempenho. A observação de rastros de execução é uma das técnicas mais úteis para esse fim. Infelizmente, o rastreamento muitas vezes produz grandes arquivos de rastro, atingindo facilmente gigabytes de dados brutos. Portanto ferramentas para análise de desempenho baseadas em rastros precisam processar esses dados para uma forma legível e serem eficientes a fim de permitirem uma análise rápida e útil. A maioria das ferramentas existentes, tais como Vampir, Scalasca e TAU, focam no processamento de formatos de rastro com semântica associada, geralmente definidos para lidar com programas desenvolvidos com bibliotecas populares como OpenMP, MPI e CUDA. No entanto, nem todas aplicações paralelas utilizam essas bibliotecas e assim, algumas vezes, essas ferramentas podem não ser úteis. Felizmente existem outras ferramentas que apresentam uma abordagem mais dinâmica, utilizando um formato de arquivo de rastro aberto e sem semântica específica. Algumas dessas ferramentas são Paraver, Pajé e PajeNG. Por outro lado, ser genérico tem custo e assim tais ferramentas frequentemente apresentam baixo desempenho para o processamento de grandes rastros. O objetivo deste trabalho é apresentar otimizações feitas para o conjunto de ferramentas PajeNG. São apresentados o desenvolvimento de um estratégia de paralelização para o PajeNG e uma análise de desempenho para demonstrar nossos ganhos. O PajeNG original funciona sequencialmente, processando um único arquivo de rastro que contém todos os dados do programa rastreado. Desta forma, a escalabilidade da ferramenta fica muito limitada pela leitura dos dados. Nossa estratégia divide o arquivo em pedaços permitindo seu processamento em paralelo. O método desenvolvido para separar os rastros permite que cada pedaço execute em um fluxo de execução separado. Nossos experimentos foram executados em máquinas com acesso não uniforme à memória (NUMA).Aanálise de desempenho desenvolvida considera vários aspectos como localidade das threads, o número de fluxos, tipo de disco e também comparações entre os nós NUMA. Os resultados obtidos são muito promissores, escalando o PajeNG cerca de oito a onze vezes, dependendo da máquina. / Modern high performance systems comprise thousands to millions of processing units. The development of a scalable parallel application for such systems depends on an accurate mapping of application processes on top of available resources. The identification of unused resources and potential processing bottlenecks requires good performance analysis. The trace-based observation of a parallel program execution is one of the most helpful techniques for such purpose. Unfortunately, tracing often produces large trace files, easily reaching the order of gigabytes of raw data. Therefore tracebased performance analysis tools have to process such data to a human readable way and also should be efficient to allow an useful analysis. Most of the existing tools such as Vampir, Scalasca, TAU have focus on the processing of trace formats with a fixed and well-defined semantic. The corresponding file format are usually proposed to handle applications developed using popular libraries like OpenMP, MPI, and CUDA. However, not all parallel applications use such libraries and so, sometimes, these tools cannot be useful. Fortunately, there are other tools that present a more dynamic approach by using an open trace file format without specific semantic. Some of these tools are the Paraver, Pajé and PajeNG. However the fact of being generic comes with a cost. These tools very frequently present low performance for the processing of large traces. The objective of this work is to present performance optimizations made in the PajeNG tool-set. This comprises the development of a parallelization strategy and a performance analysis to set our gains. The original PajeNG works sequentially by processing a single trace file with all data from the observed application. This way, the scalability of the tool is very limited by the reading of the trace file. Our strategy splits such file to process several pieces in parallel. The created method to split the traces allows the processing of each piece in each thread. The experiments were executed in non-uniform memory access (NUMA) machines. The performance analysis considers several aspects like threads locality, number of flows, disk type and also comparisons between the NUMA nodes. The obtained results are very promising, scaling up the PajeNG about eight to eleven times depending on the machine.

Um desafio fundamental em ICN (do inglês Information-Centric Networking) é desenvolver Content Stores (ou seja, unidades de cache) que satisfaçam três requisitos: espaço de armazenamento grande, velocidade de operação rápida e custo acessível. A chamada Hierarchical Content Store (HCS) é uma abordagem promissora para atender a esses requisitos. Ela explora a correlação temporal entre requisições para prever futuras solicitações. Por exemplo, assume-se que um usuário que solicita o primeiro minuto de um filme também solicitará o segundo minuto. Teoricamente, essa premissa permitiria transferir proativamente conteúdos de uma área de cache relativamente grande, mas lenta (Layer 2 - L2), para uma área de cache mais rápida, porém menor (Layer 1 - L1). A estrutura hierárquica tem potencial para incrementar o desempenho da CS em uma ordem de grandeza tanto em termos de vazão como de tamanho, mantendo o custo. Contudo, o desenvolvimento de HCS apresenta diversos desafios práticos. É necessário acoplar as hierarquias de memória L2 e L1 considerando as suas taxas de transferência e tamanhos, que dependem tanto de aspectos de hardware (por exemplo, taxa de leitura da L2, uso de múltiplos SSD físicos em paralelo, velocidade de barramento, etc.), como de software (por exemplo, controlador do SSD, gerenciamento de memória, etc.). Nesse contexto, esta tese apresenta duas contribuições principais. Primeiramente, é proposta uma arquitetura para superar os gargalos inerentes ao sistema através da paralelização de múltiplas HCS. Em resumo, o esquema proposto supera desafios inerentes à concorrência (especificamente, sincronismo) através do particionamento determinístico das requisições de conteúdos entre múltiplas threads. Em segundo lugar, é proposta uma metodologia para investigar o desenvolvimento de HCS explorando técnicas de emulação e modelagem analítica conjuntamente. A metodologia proposta apresenta vantagens em relação a metodologias baseadas em prototipação e simulação. A L2 é emulada para viabilizar a investigação de uma variedade de cenários de contorno (tanto em termos de hardware como de software) maior do que seria possível através de prototipação (considerando as tecnologias atuais). Além disso, a emulação emprega código real de um protótipo para os outros componentes do HCS (por exemplo L1, gerência das camadas e API) para fornecer resultados mais realistas do que seriam obtidos através de simulação. / A key challenge in Information Centric Networking (ICN) is to develop cache units (also called Content Store - CS) that meet three requirements: large storage space, fast operation, and affordable cost. The so-called HCS (Hierarchical Content Store) is a promising approach to satisfy these requirements jointly. It explores the correlation between content requests to predict future demands. Theoretically, this idea would enable proactively content transfers from a relatively large but slow cache area (Layer 2 - L2) to a faster but smaller cache area (Layer 1 - L1). Thereby, it would be possible to increase the throughput and size of CS in one order of magnitude, while keeping the cost. However, the development of HCS introduces several practical challenges. HCS requires a careful coupling of L2 and L1 memory levels considering their transfer rates and sizes. This requirement depends on both hardware specifications (e.g., read rate L2, use of multiple physical SSD in parallel, bus speed, etc.), and software aspects (e.g., the SSD controller, memory management, etc.). In this context, this thesis presents two main contributions. First, we propose an architecture for overcoming the HCS bottlenecks by parallelizing multiple HCS. In summary, the proposed scheme overcomes racing condition related challenges through deterministic partitioning of content requests among multiple threads. Second, we propose a methodology to investigate the development of HCS exploiting emulation techniques and analytical modeling jointly. The proposed methodology offers advantages over prototyping and simulation-based methods. We emulate the L2 to enable the investigation of a variety of boundary scenarios that are richer (regarding both hardware and software aspects) than would be possible through prototyping (considering current technologies). Moreover, the emulation employs real code from a prototype for the other components of the HCS (e.g., L1, layers management and API) to provide more realistic results than would be obtained through simulation.

Um importante fator que precisa ser considerado para alcançar alto desempenho em aplicações paralelas é a distribuição dos processos nos núcleos do sistema, denominada mapeamento de processos. Mesmo o mapeamento estático de processos é um problema NP-difícil. Por esse motivo, são utilizadas heurísticas que dependem da aplicação e do hardware no qual a aplicação será mapeada. Nas arquiteturas atuais, além da possibilidade de haver mais de um processador por nó do cluster, é possível haver mais de um núcleo de processamento por processador, assim, o mapeamento estático de processos pode considerar pelo menos três níveis de comunicação entre os processos que executam em um cluster multi-core: intra-chip, intra-nó e inter-nó. Este trabalho propõe a heurística MapEME (Mapeamento Estático MPI com Emparelhamento) que emprega o Emparelhamento Perfeito de Custo Máximo (EPCM) no cálculo do mapeamento estático de processos paralelos MPI em processadores multi-core. Os resultados alcançados pelo mapeamento gerado pela MapEME são comparados aos resultados obtidos pelo mapeamento gerado pela aplicação Scotch, que utiliza o Biparticionamento Recursivo Dual (BRD), já utilizado como heurística para mapeamento estático de processos. Ambas as heurísticas são comparadas à Busca Exaustiva (BE) para verificar o quanto estão próximas do ótimo. Os três métodos têm a complexidade e o ganho no tempo de execução em ralação à distribuição padrão da biblioteca MPICH2 comparados entre si. A principal contribuição deste trabalho é mostrar que a heurística EPCM apresenta ganho de até 40% equivalente a já difundida BRD, e possui uma complexidade menor ao ser aplicado em um cluster multi-core que compartilha cache nível 2 a cada dois núcleos. / An important factor that must be considered to achieve high performance on parallel applications is the mapping of processes on cores. However, since this is defined as an NP-Hard problem, it requires different mapping heuristics that depends on the application and the hardware on which it will be mapped. On the current architectures we can have more than one multi-core processors per node, and consequently the process mapping can consider three process communication types: intrachip, intranode and internode. This work propose the MapEME (Static Mapping MPI using Matching) that use the Maximum Weighted Perfect Matching (MWPM) to calculate the static process mapping and analyze its performance. The results provided by MapEME are compared with the results of application Scotch. It uses Dual Recursive Bipartitioning (DRB), an already used heuristics for static mapping. Both heuristics are compared with Exhaustive Search (ES) to verify how much the two heuristics are near the optimum. The three methods have theirs complexities analyzed. Also the mapping gain when compared with the standard MPICH2 distribution was measured. The main contribution of this work is to show that the heuristic, EPCM, provides gain up to 40%, close of DRB gain. Furthermore, EPCM has a lower complexity when applied to a multicore cluster that shares L2 cache every two cores.

Pesquisas sobre a propagação de epidemias são uma constante devido a sua relevância para a contenção de doenças. Porém, devido aos diversos tipos de doenças existentes, a observação de um comportamento genérico e aproximado torna-se impraticável. Neste âmbito, a elaboração de modelos matemáticos epidêmicos auxiliam no fornecimento de informações que podem ser usadas por orgãos públicos para o combate de surtos epidêmicos reais. Em paralelo, por causa do grande volume de dados que são processados na execução da simulação desses modelos, o constante aumento dos recursos computacionais desenvolvidos vem em auxílio desta tarefa. O objetivo desta dissertação é estudar o comportamento da disseminação de uma epidemia simulada computacionalmente através do modelo epidêmico SIR em reticulados quadrados considerando duas propriedades: a existência de vértices vazios e a movimentação aleatória dos agentes. Essas propriedades são conhecidas por taxas de diluição e mobilidade, respectivamente. Para alcançar esse objetivo, algumas técnicas físico-estatística, tais como a análise das transições de fase e fenômenos críticos, foram aplicadas. Através destas técnicas, é possível observar a passagem do sistema da fase em que ocorre um surto epidêmico para a fase em que a epidemia é contida, bem como estudar a dinâmica do modelo quando ele está na criticidade, ou seja, no ponto de mudança de fase, conhecido por ponto crítico. Foi constatado que a taxa de diluição influencia a disseminação das epidemias porque desloca a transição de fase negativamente, reduzindo o valor crítico da imunização. Por sua vez, a taxa da movimentação dos agentes favorece o espalhamento da doença, pois a transição de fase é positivamente deslocada e seu ponto crítico, aumentado. Além disso foi observado que, apesar desse incremento, ele não é completamente restaurado devido às restrições de mobilidade dos agentes e ao alto grau de desconectividade da rede causado pelas altas taxas de diluição. Neste trabalho nós mostramos as razões deste comportamento. / Research on the spreading of epidemics are frequent because of their relevance for the containment of diseases. However, due to the variety of existing illnesses, the observation of an approximated generic behavior becomes impractical. In this context, the development of mathematical models of epidemics assists in providing information that can be used to make strategic decisions for the combat of real epidemic outbreaks. In parallel, because of the large volume of data which has to be processed in the simulation of these models, the increase of computational performance helps with this task. The objective of this thesis is to study the behavior of the spreading of an epidemic, by computationally simulating an SIR epidemic model on square lattices, considering two properties: the existence of empty vertices and random movement of agents. These properties are known as dilution rate and mobility rate, respectively. To achieve this goal, techniques of statistical physics, such as the analysis of phase transition and power laws, were applied. With these techniques, it is possible to observe the transition of the system from the phase in which an outbreak occurs to the phase where the epidemic is contained. Additionally, we studied the dynamics of the model when it is in criticality, that is, at the point of phase transition, known as the critical point. It was found that a higher dilution rate reduces the spreading of epidemics because it shifts the phase transition negatively, reducing the value of its critical point. On the other hand, increasing the rate of movement of the agents favors the spreading of the disease, because the phase transition is shifted positively and its critical point is increased. It was noticed that, despite of this increasing, this point is not completely restored due to restricted mobility of agents and the high degree of the network disconectivity caused by the high dilution rates. In this work we show the reasons for this behavior.