Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314945.pdf: 1997869 bytes, checksum: 76f7b83832de93d3722fe16068281abc (MD5) / Nesta tese é proposta uma nova técnica para resolução de problemas estáticos com o método de elementos finitos denominada N-Scheme. O método resolve problemas de elementos finitos sem a montagem do sistema matricial Ax=b. A técnica calcula os potenciais nos nós incógnitos de uma maneira muito mais simples que a técnica convencional. A montagem e a solução do sistema matricial são consideradas em um único procedimento e as operações são similares ao método de Gauss-Seidel com sobre-relaxação (ou Successive Over Relaxation - SOR) que fornece boa convergência. Contudo, o tempo computacional do método N-Scheme é maior quando comparado com a implementação do método clássico de elementos finitos, como o ICCG (Incomplete Choleski Conjugate Gradient). Uma possível forma de melhorar o tempo computacional do método N-Scheme é aplicar técnicas de programação paralela. Estudos realizados recentemente mostraram que o método dos Gradientes Conjugados aplicado juntamente com o método N-Scheme reduz o tempo computacional significativamente. Assim, o trabalho de pesquisa da tese tem como objetivo principal mostrar que o novo método N-Scheme associado com as técnicas de programação paralela oferecem ainda melhores tempos computacionais na resolução de problemas em elementos finitos envolvendo malhas 3D.<br> / Abstract : In this thesis a new technique for solving static problems with the finite element method is called N-Scheme. The method solves finite elements problems without assembling the matrix system Ax=b. It calculates the node potential unknowns in a much simpler way than the traditional technique of finite elements. The assembling and solution of the matrix system are considered in a single procedure and operations are similar to the Gauss-Seidel method with over-relaxation (or Successive Over Relaxation # SOR) providing good convergence. However, the computational time of N-Scheme method is larger when compared with the classical implementation of finite element method, such as ICCG (Incomplete Choleski Conjugate Gradient). One possible way to improve the computational time of the N-Scheme method is to apply parallel programming techniques. Recently, studies have shown that the Conjugate Gradient method applied in conjunction with the N-Scheme reduces the computational time significantly. Thus, this thesis aims to show that the new N-Scheme method associated with parallel programming techniques offers a still better computational time to solve problems involving finite element 3D meshes.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:48:46Z : No. of bitstreams: 1 000846680_20160701.pdf: 68569 bytes, checksum: 3d6e053b24d4ca9caa9a50165bb615cd (MD5) Bitstreams deleted on 2016-06-15T18:56:30Z: 000846680_20160701_sub.pdf, 000846680_sub.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-15T18:57:10Z : No. of bitstreams: 1 000846680_20160701.pdf: 169837 bytes, checksum: c2078ccda666da39cc5ae2f7a2313e77 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-07-01T13:02:16Z: 000846680_20160701.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-07-01T13:03:15Z : No. of bitstreams: 1 000846680.pdf: 1186537 bytes, checksum: ab98f46152afe327512cb3dbd41ac088 (MD5) / O crescente desenvolvimento tecnológico tem trazido a humanidade grandes benefícios, nas mais diversas áreas. De modo a dar continuidade a esse desenvolvimento, novas frentes de pesquisas vêm surgindo, em busca do domínio dessas tecnologias emergentes. Os limites físicos da computação clássica, baseada nos fenômenos eletromagnéticos, estão sendo alcançados e a computação quântica surge como uma possível solução para esses limites, bem como para apresentar um novo panorama para a computação, devido ao seu grande potencial. A fim de buscar um maior entendimento dos fenômenos que envolvem a computação quântica em uma transmissão de dados, em específico o fenômeno do emaranhamento, no presente trabalho apresenta-se um levantamento teórico sobre mecânica quântica, informação, computação e entropias quânticas, bem como computação paralela e MPI, propondo-se uma simulação com implementação em ambiente paralelo sobre o efeito da entropia de emaranhamento dos fótons em uma transmissão de dados. Além disso, realiza-se a comparação com a implementação em um ambiente de um único processador / The increasing technological development has brought great bene ts to humanity, in several areas. In order to continue this development, new research areas are emerging to reach new technologies. The physical limits of classical computing, based on electromagnetic phenomena are being achieved and quantum computing emerges as a possible solution to these limits, as well as to introduce a new scenario for computing, due to its great potential. In order to get a better understanding of phenomena involving quantum computing in a data transmission, in particular the phenomenon of entanglement, this work presents a theoretical quantum mechanics, information, computing and quantum entropies, as well as parallel computing and MPI, proposing a simulation with implementation in parallel environment on the e ect of the entropy of entanglement of photons in data transmission and comparison with implementation in a single processor environment

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2013. / Submitted by Luiza Silva Almeida (luizaalmeida@bce.unb.br) on 2013-07-22T15:55:22Z No. of bitstreams: 1 2013_PedroGarciaFreitas.pdf: 26321002 bytes, checksum: 43198c842ebe82fc257908e2dcf98b7b (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-23T20:36:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_PedroGarciaFreitas.pdf: 26321002 bytes, checksum: 43198c842ebe82fc257908e2dcf98b7b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-23T20:36:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_PedroGarciaFreitas.pdf: 26321002 bytes, checksum: 43198c842ebe82fc257908e2dcf98b7b (MD5) / O aumento dimensional de sinais visuais consiste na alteração do tamanho de uma imagem ou de um vídeo para dimensões espaciais maiores, utilizando técnicas de processa- mento digital de sinais. Geralmente, esse aumento é feito com a utilização de técnicas de interpolação. Contudo, essas técnicas de interpolação produzem distorções nas imagens au- mentadas. Tais distorções ocorrem porque a imagem aumentada possui apenas as amostras da imagem original, de dimensões menores, que são insu cientes para reconstrução exata do sinal, o que gera efeitos de aliasing. Assim sendo, as técnicas de interpolação apenas estimam os coe cientes não-amostrados do sinal, o que muitas vezes produz resultados insatisfatórios para muitas aplicações, necessitando de outras técnicas para reconstituir os coe cientes não-amostrados com maior precisão. Para melhorar a aproximação de uma imagem estimada com relação à imagem origi- nal, existem técnicas que reconstroem os coe cientes não-amostrados. Essas técnicas são chamadas de super-resolução. Elas consistem em aumentar a resolução utilizando, geral- mente, informações de outras imagens em baixa ou alta-resolução para estimar a informação faltante na imagem que se deseja ampliar. Super-resolução é um processo computacionalmente intenso, onde a complexidade dos algoritmos são, geralmente, de ordem exponencial no tempo em função do bloco ou do fa- tor de ampliação. Portanto, quando essas técnicas são aplicadas para vídeos, é necessário que o algoritmo seja extremamente rápido. O problema é que os algoritmos mais com- putacionalmente e cientes, nem sempre são aqueles que produzem os melhores resultados visuais. Sendo assim, este trabalho propõe um framework para melhorar o desempenho de diversos algoritmos de super-resolução através de estratégias de processamento seletivo e paralelo. Para isso, nesta dissertação são examinadas as propriedades dos resultados produzidos pelos algoritmos de super-resolução e os resultados produzidos utilizando-se técnicas de interpolação. Com essas propriedades, é encontrado um critério para classi car as regiões em que os resultados produzidos sejam visualmente equivalentes, não importando o método utilizado para ampliação. Nessas regiões de equivalência utiliza-se um algoritmo de interpolação, que é muito mais veloz do que os computacionalmente complexos de super-resolução. Assim, consegue-se reduzir o tempo de processamento sem prejudicar a qualidade visual do vídeo ampliado. Além dessa abordagem, este trabalho também propõe uma estratégia de divisão de dados entre diferentes tarefas para que a operação de aumento de resolução seja realizada de forma paralela. Um resultado interessante do modelo proposto é que ele desacopla a abstração de distribuição de carga da função de aumento dimensional. Em outras palavras, diferentes métodos de super-resolução podem explorar os recursos do framework sem que para isso seus algoritmos precisem ser modi cados para obtenção do paralelismo. Isso torna o framework portável, escalável e reusável por diferentes métodos de super-resolução. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The magni cation of visual signals consists of changing the size of an image or a video to larger spatial dimensions, using digital signal processing techniques. Usually, this mag- ni cation is done using numerical interpolation methods. However, these interpolation methods tend to produce some distortions in the increased images. Such distortions oc- cours because the interpolated image is reconstructed using only the original image samples, which are insu cients for the accurate signal reconstruction, generating aliasing e ects. These interpolation techniques only approximate the non-sampled signal coe cients, pro- ducing unsatisfactory results for many applications. Thus, for these applications, others techniques to estimate the non-sampled coe cients are needed. To improve the estimation accuracy of an image with respect to the original, the super- resolution techniques are used to reconstruct the non-sampled coe cients. Generally, these super-resolution techniques enhance the increased image using information of other images to estimate the missing information. Super-resolution is a computationally intensive process, where the algorithms com- plexity are, generally, exponential in time as function of the block size or magni cation factor. Therefore, when these techniques are applied for videos, it is required that the super-resolution algorithm be extremely fast. However, more computationally e cient algorithms are not always those that produce the best visual results. Therefore, this work proposes a framework to improve the performance of various super- resolution algorithms using selective processing and parallel processing strategies. Thus, this dissertation examines the properties of the results produced by the super-resolution algorithms and the results produced by using interpolation techniques. From these proper- ties, is achieved a criterion to classify regions wherein the results produced are equivalent (using both super-resolution or interpolation). In these regions of equivalence, the in- terpolation algorithms are used to increase the dimensions. In the anothers regions, the super-resolution algorithms are used. As interpolation algorithms are faster than the com- putationally complex super-resolution algorithms, the idea is decrease the processing time without a ecting the visual quality of ampli ed video. Besides this approach, this paper also proposes a strategy to divide the data among various processes to perform the super-resolution operation in parallel. An interesting re- sult of the proposed model is the decoupling of the super-resolution algorithm and the parallel processing strategy. In other words, di erent super-resolution algorithms can ex- plore the features of the proposed framework without algorithmic modi cations to achieve the parallelism. Thus, the framework is portable, scalable and can be reusable by di erent super-resolution methods.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-04T15:52:54Z No. of bitstreams: 1 2015_MarcoAntônioCaldasdeFigueirêdoJúnior.pdf: 2211162 bytes, checksum: 999b7a9af378fd239a06877f9dbd003b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-04T15:56:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_MarcoAntônioCaldasdeFigueirêdoJúnior.pdf: 2211162 bytes, checksum: 999b7a9af378fd239a06877f9dbd003b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-04T15:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_MarcoAntônioCaldasdeFigueirêdoJúnior.pdf: 2211162 bytes, checksum: 999b7a9af378fd239a06877f9dbd003b (MD5) / A comparação de sequências biológicas é uma tarefa importante executada com frequência na análise genética de organismos. Algoritmos que realizam este procedimento utilizando um método exato possuem complexidade quadrática de tempo, demandando alto poder computacional e uso de técnicas de paralelização. Muitas soluções têm sido propostas para tratar este problema em GPUs, mas a maioria delas são implementadas em CUDA, restringindo sua execução a GPUs NVidia. Neste trabalho, propomos e avaliamos o MASA-OpenCL, solução desenvolvida em OpenCL capaz de executar a comparação paralela de sequências biológicas em plataformas heterogêneas de computação. O MASA-OpenCL foi testado em diferentes modelos de CPUs e GPUs, avaliando pares de sequências de DNA cujos tamanhos variam entre 10 KBP (milhares de pares de bases) e 47 MBP (milhões de pares de bases), com desempenho superior a outras soluções existentes baseadas em CUDA. A solução obteve um máximo de 179,2 GCUPS (bilhões de células atualizadas por segundo) em uma GPU AMD R9 280X. Até onde temos conhecimento, esta é única solução implementada em OpenCL que realiza a comparação de sequências longas de DNA, e o desempenho alcançado é, até o momento, o melhor já obtido com uma única GPU. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The comparison of biological sequences is an important task performed frequently in the genetic analysis of organisms. Algorithms that perform biological comparison using an exact method require quadratic time complexity, demanding high computational power and use of parallelization techniques. Many solutions have been proposed to address this problem on GPUs, but most of them are implemented in CUDA, restricting its execution to NVidia GPUs. In this work, we propose and evaluate MASA-OpenCL, which is developed in OpenCL and capable of performing parallel comparison of biological sequences in heterogeneous computing platforms. The application was tested in different families of CPUs and GPUs, evaluating pairs of DNA sequences whose sizes range between 10 KBP (thousands of base pairs) and 47 MBP (millions of base pairs) with superior performance to other existing solutions based on CUDA. Our solution achieved a maximum of 179.2 GCUPS (billions of cells updated per second) on an AMD R9 280X GPU. As far as we know, this is the only solution implemented in OpenCL that performs long DNA sequence comparison, and the achieved performance is, so far, the best ever obtained on a single GPU.

Orientador: Renata Spolon Lobato / Banca: Marcos Antonio Cavenaghi / Banca: Ronaldo Augusto Lara Gonçalves / Resumo: Este trabalho apresenta a plataforma de simulação computacional de eventos Darfia, arquitetada através do emprego de memória distribuída e compartilhada (DSM) utilizando o framework Terracotta DSO, com o objetivo de facilitar a construção, manutenção e análise dessa abordagem de espaço de endereçamento local e distribuído. A plataforma de simulação foi desenvolvida utilizando-se de conceitos de tempo virtual e relógios lógicos propostos por Lamport, e foi implementada na linguagem de programação comercial, de quarta geração, Java, sendo configurável através de documentos portáveis. Este trabalho também apresenta uma introdução de estudos para simulações baseadas na web, oferecendo uma interface web para a plataforma de simulação, construída com tecnologias oferecidas pelo HTML5, proporcionando a utilização da plataforma de simulação também pela web / Abstract: This document presents the work related to a simulation platform event driven, Darfia, engineered through the use of distributed and shared memory (DSM) using the framework Terracotta DSO, in order to facilitate the construction, maintenance and analysis of this kind of approach to the local and distributed address space. The simulation platform was developed using the concepts of virtual time and logical clocks proposed by Lamport, and was implemented in the programming business, fourth generation, Java, and is configurable via portable documents. This work also provides an introduction to simulation studies of web-based, offering a web interface for the simulation platform, built with technologies offered by HTML5, providing the use of simulation platform also for the web / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-01Bitstream added on 2014-06-13T20:48:23Z : No. of bitstreams: 1 simioni_b_me_sjrp.pdf: 1373183 bytes, checksum: 323d29627a0cf869ab10a743c7c473c9 (MD5) / Este trabalho apresenta a plataforma de simulação computacional de eventos Darfia, arquitetada através do emprego de memória distribuída e compartilhada (DSM) utilizando o framework Terracotta DSO, com o objetivo de facilitar a construção, manutenção e análise dessa abordagem de espaço de endereçamento local e distribuído. A plataforma de simulação foi desenvolvida utilizando-se de conceitos de tempo virtual e relógios lógicos propostos por Lamport, e foi implementada na linguagem de programação comercial, de quarta geração, Java, sendo configurável através de documentos portáveis. Este trabalho também apresenta uma introdução de estudos para simulações baseadas na web, oferecendo uma interface web para a plataforma de simulação, construída com tecnologias oferecidas pelo HTML5, proporcionando a utilização da plataforma de simulação também pela web / This document presents the work related to a simulation platform event driven, Darfia, engineered through the use of distributed and shared memory (DSM) using the framework Terracotta DSO, in order to facilitate the construction, maintenance and analysis of this kind of approach to the local and distributed address space. The simulation platform was developed using the concepts of virtual time and logical clocks proposed by Lamport, and was implemented in the programming business, fourth generation, Java, and is configurable via portable documents. This work also provides an introduction to simulation studies of web-based, offering a web interface for the simulation platform, built with technologies offered by HTML5, providing the use of simulation platform also for the web

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2006. / Submitted by Kathryn Cardim Araujo (kathryn.cardim@gmail.com) on 2009-11-13T16:17:42Z No. of bitstreams: 1 2006_Rodolfo Bezerra Batista.pdf: 6981460 bytes, checksum: 79be4013795ebfc7b4d57c71316c4757 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-11-16T14:30:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Rodolfo Bezerra Batista.pdf: 6981460 bytes, checksum: 79be4013795ebfc7b4d57c71316c4757 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-16T14:30:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Rodolfo Bezerra Batista.pdf: 6981460 bytes, checksum: 79be4013795ebfc7b4d57c71316c4757 (MD5) Previous issue date: 2006-03-20 / O alinhamento de seqüências biológicas é um método muito importante usado pela biologia computacional para relacionar organismos e compreender os processos evolutivos envolvidos entre eles. O algoritmo de Smith-Waterman, método exato para obtenção de alinhamentos locais ótimos entre seqüências de DNA (ácido desoxirribonucleico), possui complexidade O(n2) tanto de espaço quanto de tempo. Esta complexidade é um obstáculo à comparação de seqüências muito longas. O BLAST é uma ferramenta capaz de produzir alinhamentos locais em curto espaço de tempo e baixo custo de memória. No entanto, a sensibilidade dos resultados produzidos é baixa em comparação aos métodos exatos, devido às heurísticas utilizadas no BLAST. A programação paralela é utilizada para lidar com problemas computacionais que demandam muito tempo de processamento. Clusters de computadores provêm alto poder computacional a baixo custo. Entretanto, para se ter benefícios com o uso de clusters, os problemas precisam ser adaptados antes de serem resolvidos sobre tal plataforma computacional. A presente dissertação propõe uma estratégia paralela exata para a comparação de seqüências longas de DNA em um espaço limitado de memória. A estratégia proposta foi implementada em um cluster de estações de trabalho, atingindo speedups muito bons para seqüências maiores que 50Kbp e sendo capaz de produzir alinhamentos locais ótimos para seqüências de mais de 3 milhões de pares de bases. ____________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Biological sequence alignment is a very important method used by computational biology to relate organisms and understand the evolutionary processes involved between them. The Smith-Waterman algorithm, an exact method used to obtain optimal local alignments between DNA (deoxyribonucleic acid) sequences, has O(n2) space and time complexity. This complexity is an obstacle to the comparison of very long sequences. BLAST is a tool capable of producing local alignments in short time at a low memory cost. However, the results produced have a low sensibility when compared to exact methods, due to the heuristics used in BLAST. Parallel programming is used to deal with high processing time demanding computational problems. Clusters of computers provide high computational power at low cost. However, in order to have benefits with the use of clusters, the problems must be adapted before being solved on such computational platform. The present dissertation proposes an exact parallel strategy to the comparison of long DNA sequences in limited memory space. The proposed strategy was implemented in a cluster of workstations, reaching very good speedups for sequences longer than 50Kbp and being able to produce optimal local alignments for sequences with over 3 million base pairs.

Orientador: Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T23:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SalazarAraque_VictorManuel_M.pdf: 423306 bytes, checksum: b3c22f2d864d65cc027136606126633d (MD5) Previous issue date: 1995 / Mestrado

Orientador: Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T16:48:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_AugustoAndreVieira_M.pdf: 811707 bytes, checksum: 252a64a33a0c97a5481d777c70f9fbe2 (MD5) Previous issue date: 1997 / Mestrado

Orientador: Ivan Luiz Marques Ricarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:35:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dantas_AnnaCatharinadaCosta_M.pdf: 9497760 bytes, checksum: 097a379f20e9653f453d5fe6e9bcd664 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A classificação ou ordenação de dados tem assumido grandes proporções no âmbito do processamento de informações, tanto devido a sua importância na análise de desempenho quanto pelo fato de ser utilizado como processo intermediário em diversas aplicações. Os primeiros estudos sobre ordenação se deram a partir dos algoritmos seqüenciais. Entretanto, o tamanho crescente das aplicações tratadas vem impondo maior demanda de tempo de execução e memória, provocando uma necessidade de evolução. Para tentar minimizar os efeitos de complexidade dos algoritmos seqüenciais de ordenação, diversos algoritmos paralelos vêm sendo propostos. A combinação entre a tecnologia disponibilizada pelo processamento paralelo e a eficiência dos algoritmos de ordenação produz algoritmos paralelos de ordenação com alto poder de computação. Esse trabalho avalia alguns dos algoritmos paralelos de ordenação interna disponíveis na literatura, aplicáveis ou adaptados a multicomputadores MIMD de memória distribuída, interconectados por redes locais. Alguns benchmarks com diferentes características de distribuição de probabilidade foram implementados para validar os resultados apresentados, obtidos a partir da execução paralela suportada por bibliotecas de comunicação por troca de mensagens / Abstract: Data sorting has assumed large proportions in the field of information processing, even because of its importance in performance analysis and also because of its use as an intermediate process for several applications. The first researches about sorting have been undertaken trough serial algorithms. However, the increasing size of treated applications has imposed demand on execution time and memory, leading to evolution necessities. In order to minimize complexity effects of serial sorting algorithms, many parallel algorithms have been proposed. The combination between technology made available by parallel processing and efficiency of sorting algorithms produces parallel sorting algorithms with high computation power. This work evaluates some parallel internal sorting algorithms available in actual literature, applicable to or adapted for distributed memory MIMD multicomputers, interconnected by local works. Some benchmarks with different features of probability distribution have been complemented to validate presented results. Such results have been obtained from parallel execution supported by libraries that provide communication by message-passing / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica