A computacao paralela, empregada no meio cientifico para resolucao de problemas que de- mandam grande poder computacional, teve nos ultimos anos o surgimento de um novo tipo de comunicacao entre instancias do paralelismo. Trata-se da Comunicacao Unilateral (CUL), onde somente uma instancia realiza a operacao de transferencia de informacoes, e esta ocorre em segundo plano, ao contrario da Comunicacao Bilateral (CBL), onde uma instancia envia a informacao e a outra recebe. Neste contexto se buscou analisar os beneficios que a CUL agrega ao paralelismo de um programa que se utiliza de uma grade nao estruturada em me- moria. Duas formas de apoio ao paralelismo foram utilizadas: uma biblioteca, a \"Message Passing Interface\" (MPI) (especificamente a sua parte que descreve a CUL), e uma extensao a linguagem Fortran, o Coarray Fortran (CAF). A semantica do MPI CUL e mais complexa que a do CAF, mas a do CAF e mais restritiva. Para analisar a semantica e desempenho da CUL foi realizada uma ambientacao utilizando MPI CUL e CAF no paralelismo de um programa simples, denominado jogo da Vida (Game of Life), com grade estruturada e com otimo desempenho paralelo atraves do MPI CBL. Na programacao o MPI CUL se mostrou verborragico (aumento do numero de linhas de codigo) e complexo, principalmente quando se utiliza um controle refinado de sincronismo entre as imagens. Ja o CAF reduziu o nu- mero de linhas de codigo (entre 20% e 40%), e o sincronismo e muito mais simples. Os resultados mostraram uma piora no desempenho no caso do MPI CUL, mas para o CAF o desempenho absoluto foi melhor que a implementacao original ate o numero de nucleos de processamento que compartilham a mesma memoria. Para grades nao estruturadas se utilizou o Ocean Land Atmospheric Model (OLAM), um modelo de simulacao do sistema terrestre com grade baseada em prismas triangulares, paralelizado atraves de MPI CBL. A implementacao da comunicacao por MPI CUL na estrutura do paralelismo existente mos- trou que esta semantica possui alguns pontos que podem prejudicar a programacao, como o tratamento da exposicao de memoria (cada instancia tem uma memoria exposta de tamanho diferente) e como e realizado o sincronismo entre as instancias. Em termos de desempenho as curvas de speed-ups mostraram que o MPI CUL prejudicou o OLAM independentemente da implementacao das bibliotecas ou do equipamento utilizado, com reducao de pelo menos 20% no speed-up para sete ou mais processadores. Assim como no jogo da Vida o MPI com comunicacao unilateral penalizou o desempenho. / Parallel computing is used to solve many scientific problems that demand intensive compu- ting power. Recently a new paradigm of communication between instances of the parallelism has appeared, called the one-sided communication (OSC), where only one instance performs the operation of information transfer, occurring in the background, as opposed to the two- sided communication (TSC), where one instance sends the information and the other receives it. In this context we analyze the benefits that OSC aggregates to the parallelism of a pro- gram that uses an unstructured grid in memory. Two OSC implementations were used: the \"Message Passing Interface\" (MPI) library (specifically the part that describes OSC), and Coarray Fortran (CAF), an extension of the Fortran language. The semantics of MPI OSC is more complex than that of CAF, but the semantics of CAF is more restrictive. To analyze the semantics and performance of OSC a simple program called Game of Life is used in a structured grid, giving very good parallel performance through MPI TSC. The MPI OSC program was verbose (increase in the number of lines of code) and complex, especially when using a more refined control to synchronize the parallel instances. On the other hand, CAF has reduced the number of lines of code (between 20% to 40%), and the synchronization is very simple. The results showed a worse performance in the case of MPI OSC, but for the CAF the absolute performance was better than the original implementation up to the number of processor cores that share the same memory. For unstructured grids we used the Ocean Land Atmospheric Model (OLAM), an earth simulation model on a grid based on triangular prisms, and parallelized with MPI TSC. The implementation with MPI OSC showed that this semantics has some points that may affect the coding of the communication structure, as in the treatment of memory exposure (each instance has an exposed memory of different size) and the way to treat the synchronization among instances. In terms of performance, the speedup curves showed that MPI OSC penalized OLAM, independently of the MPI implementation or the equipment used, with a reduction of at least 20% in speedup for seven or more processors. As in the Game of Life, MPI OSC degrades the performance.

A computacao paralela, empregada no meio cientifico para resolucao de problemas que de- mandam grande poder computacional, teve nos ultimos anos o surgimento de um novo tipo de comunicacao entre instancias do paralelismo. Trata-se da Comunicacao Unilateral (CUL), onde somente uma instancia realiza a operacao de transferencia de informacoes, e esta ocorre em segundo plano, ao contrario da Comunicacao Bilateral (CBL), onde uma instancia envia a informacao e a outra recebe. Neste contexto se buscou analisar os beneficios que a CUL agrega ao paralelismo de um programa que se utiliza de uma grade nao estruturada em me- moria. Duas formas de apoio ao paralelismo foram utilizadas: uma biblioteca, a \"Message Passing Interface\" (MPI) (especificamente a sua parte que descreve a CUL), e uma extensao a linguagem Fortran, o Coarray Fortran (CAF). A semantica do MPI CUL e mais complexa que a do CAF, mas a do CAF e mais restritiva. Para analisar a semantica e desempenho da CUL foi realizada uma ambientacao utilizando MPI CUL e CAF no paralelismo de um programa simples, denominado jogo da Vida (Game of Life), com grade estruturada e com otimo desempenho paralelo atraves do MPI CBL. Na programacao o MPI CUL se mostrou verborragico (aumento do numero de linhas de codigo) e complexo, principalmente quando se utiliza um controle refinado de sincronismo entre as imagens. Ja o CAF reduziu o nu- mero de linhas de codigo (entre 20% e 40%), e o sincronismo e muito mais simples. Os resultados mostraram uma piora no desempenho no caso do MPI CUL, mas para o CAF o desempenho absoluto foi melhor que a implementacao original ate o numero de nucleos de processamento que compartilham a mesma memoria. Para grades nao estruturadas se utilizou o Ocean Land Atmospheric Model (OLAM), um modelo de simulacao do sistema terrestre com grade baseada em prismas triangulares, paralelizado atraves de MPI CBL. A implementacao da comunicacao por MPI CUL na estrutura do paralelismo existente mos- trou que esta semantica possui alguns pontos que podem prejudicar a programacao, como o tratamento da exposicao de memoria (cada instancia tem uma memoria exposta de tamanho diferente) e como e realizado o sincronismo entre as instancias. Em termos de desempenho as curvas de speed-ups mostraram que o MPI CUL prejudicou o OLAM independentemente da implementacao das bibliotecas ou do equipamento utilizado, com reducao de pelo menos 20% no speed-up para sete ou mais processadores. Assim como no jogo da Vida o MPI com comunicacao unilateral penalizou o desempenho. / Parallel computing is used to solve many scientific problems that demand intensive compu- ting power. Recently a new paradigm of communication between instances of the parallelism has appeared, called the one-sided communication (OSC), where only one instance performs the operation of information transfer, occurring in the background, as opposed to the two- sided communication (TSC), where one instance sends the information and the other receives it. In this context we analyze the benefits that OSC aggregates to the parallelism of a pro- gram that uses an unstructured grid in memory. Two OSC implementations were used: the \"Message Passing Interface\" (MPI) library (specifically the part that describes OSC), and Coarray Fortran (CAF), an extension of the Fortran language. The semantics of MPI OSC is more complex than that of CAF, but the semantics of CAF is more restrictive. To analyze the semantics and performance of OSC a simple program called Game of Life is used in a structured grid, giving very good parallel performance through MPI TSC. The MPI OSC program was verbose (increase in the number of lines of code) and complex, especially when using a more refined control to synchronize the parallel instances. On the other hand, CAF has reduced the number of lines of code (between 20% to 40%), and the synchronization is very simple. The results showed a worse performance in the case of MPI OSC, but for the CAF the absolute performance was better than the original implementation up to the number of processor cores that share the same memory. For unstructured grids we used the Ocean Land Atmospheric Model (OLAM), an earth simulation model on a grid based on triangular prisms, and parallelized with MPI TSC. The implementation with MPI OSC showed that this semantics has some points that may affect the coding of the communication structure, as in the treatment of memory exposure (each instance has an exposed memory of different size) and the way to treat the synchronization among instances. In terms of performance, the speedup curves showed that MPI OSC penalized OLAM, independently of the MPI implementation or the equipment used, with a reduction of at least 20% in speedup for seven or more processors. As in the Game of Life, MPI OSC degrades the performance.

Orientador: Yuzo Iano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T10:21:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arthur_Rangel_D.pdf: 3675976 bytes, checksum: 65350df75e5a9588b1366325ac95ef62 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese trata da otimização de receptores de TV Digital baseados em OFDM, com avaliação de desempenho em redes de retransmissão em freqüência única (SFN . Single Frequency Networks) regionais. Tal ambiente facilita a distribuição de canais, porém possui características que dificultam o trabalho do receptor. São tratados, inicialmente, de projetos de filtros canceladores de elos de realimentação em estações retransmissoras, que ocorrem quando a antena de transmissão interfere na antena de recepção. Um novo filtro, baseado em técnicas que utilizam informação temporal é proposto. Novas propostas são feitas para as partes de sincronismo, estimação e equalização de canal, e codificação/decodificação. Uma técnica, vinda da teoria de reconhecimento de padrões, é aplicada para diminuição da complexidade no processo de sincronismo temporal. Um sistema de estimação de canal 2D e equalização adaptativa, usando o LMS (Least Mean Square), é comparado com técnicas clássicas da literatura, e um ganho significativo é encontrado. Como novo esquema de codificação e decodificação é proposto um esquema iterativo, baseado em códigos turbo, com número reduzido de iterações. Tal código melhora o desempenho do sistema em relação ao uso combinado dos decodificadores Viterbi e Reed Solomon. Todas as propostas são combinadas para se avaliar o desempenho do receptor diante de condições típicas de SFN e multicaminhos típicos em recepção de TV do Brasil / Abstract: This thesis deals with the optimization of Digital TV receivers based on OFDM, with performance evaluation in regional single frequency networks (SFN). Such environment facilitates the channel distribution, however its characteristics degrade the receiver operation. Initially, projects of loop canceller filters in relay stations are treated, and they are necessary when the transmission antenna causes interference on reception antenna. A new filter, based on time information is proposed. New proposals are made for the synchronism, channel estimation and equalization, and coding/decoding. One technique, coming from the pattern recognition theory, is applied for complexity reduction in the process of time synchronism. A 2D channel estimation system and adaptive equalization, using LMS (Least Mean Square), is compared to classical techniques in the literature, and a significant gain is achieved. As a new coding and decoding scheme, an iterative system based on turbo codes is used with reduced number of iterations. Such code improves the system performance when compared to the Viterbi and Reed Solomon concatenated decoders. The proposals are combined and the performance of the proposed receiver is evaluated on typical conditions of SFN and on typical multipaths for TV reception in Brazil / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica