Este trabalho se dedica à paralelização de um programa para cálculos de propriedades físicas de ligas magnéticas diluídas. O método do grupo de renormalização aplicado ao modelo de Anderson de duas impurezas se mostrou particularmente adequado ao processamento paralelo visto que grande parte dos cálculos pode ser executada simultaneamente, assim como variações nos conjuntos de dados requeridas pelo método. Para tal reescrevemos o programa seqüencial usado anteriormente pelo Grupo de Física Teórica do IFSC e implementamos três versões paralelas. Essas versões diferem entre si em relação à abordagem dada à paralelização. O uso de clusters de computadores se revelou uma opção conveniente pois verificamos que o limitante no desempenho é o tempo tomado pelos cálculos e não pela comunicação. Os resultados mostram uma grande redução no tempo total de execução, porém deficiências no speedup e escalabilidade devido a problemas de balanceamento de carga. Analisamos esses problemas e sugerimos alternativas para solucioná-los. / This dissertation discuss the parallelization of a program that calculates physical properties of dilute magnetic alloys. The renormalization group method applied to Anderson's two impurities model showed to be specially suitable to parallel processing because a large amount of calculations as well as variations of data entries required by the method can be performed simultaneously. To achieve this we rewrote the sequential program previously used by the Theoretical Physics Group of the IFSC and wrote three parallel versions. These versions differ from each other by the parallelization approach. The use of computer clusters revealed to be an appropriate option because the calculation time is the limiting factor on performance instead of communication time. The results show a good reduction of execution time, but speedup and scalability lack due to load balancing problems. We analyze these problems and suggest possible solutions.

Este trabalho se dedica à paralelização de um programa para cálculos de propriedades físicas de ligas magnéticas diluídas. O método do grupo de renormalização aplicado ao modelo de Anderson de duas impurezas se mostrou particularmente adequado ao processamento paralelo visto que grande parte dos cálculos pode ser executada simultaneamente, assim como variações nos conjuntos de dados requeridas pelo método. Para tal reescrevemos o programa seqüencial usado anteriormente pelo Grupo de Física Teórica do IFSC e implementamos três versões paralelas. Essas versões diferem entre si em relação à abordagem dada à paralelização. O uso de clusters de computadores se revelou uma opção conveniente pois verificamos que o limitante no desempenho é o tempo tomado pelos cálculos e não pela comunicação. Os resultados mostram uma grande redução no tempo total de execução, porém deficiências no speedup e escalabilidade devido a problemas de balanceamento de carga. Analisamos esses problemas e sugerimos alternativas para solucioná-los. / This dissertation discuss the parallelization of a program that calculates physical properties of dilute magnetic alloys. The renormalization group method applied to Anderson's two impurities model showed to be specially suitable to parallel processing because a large amount of calculations as well as variations of data entries required by the method can be performed simultaneously. To achieve this we rewrote the sequential program previously used by the Theoretical Physics Group of the IFSC and wrote three parallel versions. These versions differ from each other by the parallelization approach. The use of computer clusters revealed to be an appropriate option because the calculation time is the limiting factor on performance instead of communication time. The results show a good reduction of execution time, but speedup and scalability lack due to load balancing problems. We analyze these problems and suggest possible solutions.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:59:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5135_1.pdf: 1049051 bytes, checksum: e5be25e2aa87cb17b0788411f129a4a8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Atualmente, sistemas embarcados são ubíquos. Em outras palavras, eles estão em todos os lugares. Desde utilitários domésticos (ex: fornos microondas, refrigeradores, videocassetes, máquinas de fax, máquinas de lavar roupa, alarmes) até equipamentos militares (ex: mísseis guiados, satélites espiões, sondas espaciais, aeronaves), nós podemos encontrar um sistema embarcado. Desnecessário afirmar que a vida humana tem se tornado mais e mais dependente desses sistemas. Alguns sistemas embarcados são classificados como sistemas de tempo real, onde o comportamento correto depende não somente da integridade dos resultados, mas também nos tempos em que tais resultados são produzidos. Em sistemas embarcados de tempo real críticos, se as restrições temporais não forem satisfeitas, as conseqüências podem ser desastrosas, incluindo grandes danos aos equipamentos ou mesmo perdas de vidas humanas. Devido a tarefas que possuem alta taxa de utilização de processador, alguns sistemas embarcados (ex: dispositivos médicos) precisam ser compostos de mais de um processador para obter performance aceitável e, no caso de sistemas embarcados de tempo real críticos, para satisfazer as restrições temporais críticas. Entretanto, questões adicionais precisam ser consideradas para lidar com um ambiente multiprocessado, tal como comunicação entre processadores e sincronização. Nessa dissertação, um método de síntese de software baseado no formalismo matemático redes de Petri com tempo é apresentado para lidar com sistemas embarcardos de tempo real críticos com múltiplos processadores. A abordagem inicia a partir de uma especificação (usualmente composta de tarefas concorrentes e comunicantes) e automaticamente gera o código fonte de um programa considerando: (i) as funcionalidades e restrições; e (ii) o suporte operacional para execução das tarefas em um ambiente multiprocessado. Síntese de software é uma alternativa para sistemas operacionais especializados para dar suporte a execução de um programa. Sistemas operacionais são usualmente genéricos e podem introduzir atrasos no tempo de execução, e ao mesmo tempo produzir alto consumo de memória. Por outro lado, a síntese de software é uma alternativa de projeto, dado que este método automaticamente gera o código fonte do programa, satisfazendo a funcionalidade, as restrições especificadas, o suporte para execução, e a minimização dos atrasos e uso de memória