Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2285_1.pdf: 6698307 bytes, checksum: c2b44a553b900c5735d57035f5ca2855 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A aderência é fundamental para a existência do concreto armado, pois é responsável pela compatibilidade de deformações e transferência de esforços entre aço e concreto, permitindo que esse material composto se comporte, dentro de certos limites de esforços e deformações, como se fosse um só. O estudo da aderência em concreto armado não é recente e, como conseqüência destes estudos, existem vários modelos para a curva tensão de aderência x deslizamento e diferentes expressões para a estimativa da tensão máxima de aderência. Com o uso cada vez maior de novos materiais tais como o concreto de alto desempenho (CAD) e o concreto reforçado com fibras é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses materiais de forma a permitir tanto um uso mais seguro quanto econômico. A norma brasileira NBR 6118/03 e algumas normas internacionais explicitam expressões para a tensão máxima de aderência para concretos com resistências à compressão de até 50 MPa. Em principio, os modelos apresentados pelas normas devem ser aplicados com cautela a outros tipos de concreto, pois podem produzir peças com comprimentos de ancoragem deficientes ou antieconômicos, já que são baseados em resultados de ensaios utilizando-se concreto de resistência normal. Este trabalho apresenta os resultados de ensaios de arrancamento, com corpos de prova prismáticos de 200 mm de aresta, confeccionados com concreto de alto desempenho reforçado com fibras de aço, com resistência à compressão igual 64 MPa, 80 MPa e 110 MPa. A fibra utilizada foi de alta resistência à tração, fabricada na Bélgica pela Bekaert S. A. Os ensaios e a confecção dos corpos-de-prova seguiram as recomendações RILEM RC6. Os testes foram realizados aos 90 dias e os resultados mostram que os valores de tensão de aderência fornecidos pela NBR 6118:2003, pelo CEB 90 e outros modelos teóricos subestimam os valores obtidos experimentalmente. É proposta ainda uma formulação para a curva tensão de aderência x deslizamento e para avaliação da tensão máxima a ser empregada em projeto. Os resultados obtidos com o modelo mostram uma boa aproximação com os experimentais. Além disso, a validação da formulação numérica, feita com duas vigas de concreto de alto desempenho com fibra de aço e considerando o escorregamento da armadura, mostrou-se satisfatória

O uso de concreto de alto desempenho constitui tendência irreversível, devido às vantagens que apresenta em relação aos concretos de resistência usual, principalmente na execução de pilares de edifícios, pois as áreas das seções transversais podem ser reduzidas. Este trabalho trata da obtenção e do estudo teórico e experimental de pilares de concreto de alto desempenho, analisando o comportamento de modelos, solicitados à compressão centrada e flexão normal composta. Foram analisados pilares de seções transversais quadradas de 20cm x 20cm e retangulares de 15cm x 30cm e 12cm x 30cm, dimensões que representam pilares usuais em estruturas de edifícios. Na compressão centrada ficou caracterizado que o estado limite último foi atingido por ruptura da seção mais solicitada e comprovado que a ruptura ocorreu quando o núcleo, definido pelo perímetro considerado pelos eixos dos estribos, se rompeu. Nos ensaios de flexão normal composta os resultados mostraram que as hipóteses de distribuição de tensões, utilizadas para os concretos de resistências usuais, não devem ser consideradas para concreto de alta resistência. As forças normais experimentais e as teóricas, calculadas por um modelo proposto pelo Autor, ficaram iguais enquanto que, para os momentos fletores, os valores experimentais ficaram muito acima dos teóricos. / The use of high performance concrete is an irreversible tendency in structural design due to the advantages it presents, compared to the concrete of usual strength, these advantages can be seen mainly in the execution of buildings columns as the cross sections can be reduced. This thesis is about the theoretical and experimental study to obtain high performance concrete columns. The behaviour of models subjected to axial load and bending plus axial load was analysed. Columns with the square (20cm x 20cm) and rectangular (15cm x 30cm and 12cm x 30cm) cross sections were studied, because they are the usual buildings columns dimensions. As far as axial load is concerned, the ultimate state limit was reached when the mostly demanded section broke. It was proven that the rupture occurred when the core, defined by the perimeter considered by the axial stirrups, broke. The results of bending plus axial load tests have shown that the distribution of stress hypotheses used for concrete of usual strength must not be considered for high strength concrete. The experimental axial forces and the internal ones calculated by a given model were the same, whereas the experimental values for the internal moments were much higher.

O objetivo da pesquisa foi obter subsídios para o projeto de pilares de concreto de alta resistência, submetidos à compressão simples, com concreto de resistência média de 60 MPa. Este projeto faz parte de um plano mais amplo onde já se têm resultados experimentais que traduzem o comportamento de pilares moldados com concreto de resistência média à compressão de 80 MPa. Nestes constatou-se a participação isolada do núcleo de concreto definido pelo eixo da armadura transversal como seção resistente dos pilares. Na etapa experimental foram ensaiados pilares com seções transversais quadradas de 200 mm x 200 mm e retangulares de 150 mm x 300 mm. As alturas dos pilares correspondem a seis vezes a menor dimensão da seção transversal, portanto, 1200 mm e 900 mm, respectivamente. Nos modelos de seção quadrada, o valor médio das relações entre as forças últimas experimentais e as forças últimas teóricas, considerando a seção total de concreto, resultou igual a 0,82, indicando que a seção resistente não é a seção total. Por outro lado, a média das relações entre as forças últimas experimentais e as forças últimas teóricas, considerando apenas a área do núcleo limitada pelo eixo dos estribos, resultou igual a 1,21, o que mostra que a seção resistente pode ser considerada, no Estado Limite Último, como a seção do núcleo. / This research\'s aim is to obtain information for design of high strength concrete columns under concentrically loads with medium cylinder compressive strength of 60 MPa. This project belongs to a more extensive plan which already has experimental results that represent the behavior of columns performed with concrete with medium cylinder compressive strength of 80 MPa. In these models has been verified the independent participation of concrete core defined by the transversal reinforcement axis as resistant section near the ultimate load. In the experimental stage it was tested twelve columns with square (200 mm x 200 mm) and rectangular (150 mm x 300 mm) cross sections. The height of the columns corresponds to six times the smallest dimension of the cross section, 1,200 mm and 900 mm, respectively. The medium value of the ratios between the ultimate experimental force and the ultimate theoretical force, regarding the full concrete section, was 0.82, indicating that the resistant section is not the full section. On the other hand, the medium of ratios between the ultimate experimental force and the ultimate theoretical force, considering only the core area limited by the axis of the lateral reinforcement bars, was 1.21, what shows that the resistant section can be considered as the core section in the Ultimate Limit State.

Este trabalho fornece uma visão geral sobre a aplicação, o dimensionamento e o detalhamento de elementos fletidos de concreto de alto desempenho (CAD), armados ou protendidos, com particular atenção para estes últimos. Procurou-se, sempre que possível, realçar as situações nas quais os atuais procedimentos normalizados permanecem válidos, ou não, para o cálculo das vigas de CAD. Na introdução, apresenta-se a viabilidade econômica da aplicação do concreto de alto desempenho nas vigas. No capítulo referente à retração e à fluência, abordam-se procedimentos válidos para o CAD, os quais apresentam melhor correlação com os resultados experimentais que a obtida através do ACI 209 (1982) ou do CEB-FIP (1990). No que se refere à flexão, apresenta-se um diagrama tensão-deformação retangular, e comparam-se os seus resultados para concretos usuais e de alto desempenho, com os obtidos pelo diagrama parábola-retângulo, em termos de consumo de armadura. No capítulo referente ao cisalhamento, apresentam-se recomendações para a utilização do Método Padrão e do Modelo de Treliças de Diagonais de Inclinação Variável para o cálculo da armadura transversal em vigas de CAD. Para o cálculo dos deslocamentos causados por ações de curta duração, confirma-se a validade da metodologia de Branson para as vigas de CAD. Os deslocamentos adicionais causados por ações de longa duração também são considerados, incluindo-se metodologias para as vigas de concreto armado e para as pré-moldadas protendidas. Exemplos de dimensionamento são feitos para todos os itens apresentados, considerando-se uma viga pré-moldada de 30 m de comprimento, seção \"T\", com pós-tensão e fck = 70 MPa. / This work provides an overview of use and design of the high performance concrete (HPC) flexural members, reinforced or prestressed, with particular attention for the last ones. Cases in which procedures of the modern codes for calculation of HPC beams remain valid were enhanced. In the introduction, the economic viability of high performance concrete beams is presented. In the chapter about shrinkage and creep, valid procedures for HPC are presented. These procedures have better correlation with the actual results than those relative to ACI 209 (1982) or CEB-FIP (1990). A rectangular stress block is presented, and its results for usual and high performance concrete are compared with those from the parabolic-rectangular stress block, in terms of consume of steel. In the chapter about shear, recommendations for use of Standard Method and Variable Angle Truss Model for HPC beams are presented. For the calculation of short term deflections, the validity of Branson\'s Method for high performance concrete beams is confirmed. Sustained load deflections are also considered, and including procedures for reinforced beams and for precast prestressed ones. For all the considered topics, examples are presented for a 30 m span precast post-tensioned beam, \"T\" cross section and fck = 70 MPa.

Do ponto de vista reológico, o concreto fresco flui como um líquido. Sendo assim, o seu comportamento no estado fresco deve ser estudado a partir dos conceitos da reologia, ciência voltada para o estudo das deformações e escoamento de um fluido sob a influência de tensões. As estruturas bem planejadas, dependendo do processo adotado para sua confecção, são executadas em tempo muito pequeno após a mistura dos materiais que irão constituir os concretos. Assim, a trabalhabilidade do concreto é um parâmetro importante a ser estudado, tanto por facilitar o lançamento do material quanto pelas decisões relacionadas com a forma desse lançamento. Tradicionalmente, a trabalhabilidade do concreto está associada à sua consistência, expressa em termos de abatimento obtido no ensaio de tronco de cone, que, apesar de ser um método de ensaio bastante utilizado, não a quantifica totalmente. Isto porque o concreto se comporta como um fluido binghamiano, sendo, então, caracterizado por dois parâmetros reológicos: a tensão de escoamento e a viscosidade plástica. Assim, o presente trabalho determina alguns parâmetros de medida, a partir de conceitos reológicos, para a verificação do comportamento de alguns tipos de concreto de alto desempenho no estado fresco, com adição de sílica ativa. Para isso, foram usados tanto os métodos de ensaios tradicionais - ensaio de abatimento de tronco de cone e consistômetro de Ve-Be - quanto equipamentos mais modernos - reômetro. Uma modificação do ensaio de abatimento tradicional também foi usada como uma tentativa de simplificar a determinação dos parâmetros reológicos que caracterizam o comportamento dos concretos frescos. A capacidade dos concretos escoarem sob influência do seu peso próprio foi avaliada através do ensaio da caixa L. A identificação da natureza reológica dos concretos foi feita com o auxílio de um reômetro. A trabalhabilidade dos concretos foi avaliada a partir dos métodos de ensaio que medem os dois parâmetros reológicos e sua perda ao longo do tempo foi associada à evolução dos parâmetros medidos. Apesar de terem sido classificadas como misturas fluidas, nenhum concreto apresentou escoamento suficiente que o caracterizasse como um material auto-adensável, porém apresentou bom escoamento sob a energia de um vibrador. A natureza reológica dos concretos foi identificada como sendo realmente semelhante a um fluido binghamiano. A trabalhabilidade, bem como sua perda ao longo do tempo, foram associadas à evolução dos parâmetros reológicos: observou-se um aumento da tensão de escoamento (ou torque de escoamento), enquanto a viscosidade plástica (ou viscosidade de torque) permaneceu praticamente constante durante os 60 minutos em que o comportamento foi acompanhado. Conclui-se que para a trabalhabilidade dos CAD, há inúmeros outros fatores importantes a serem considerados no prosseguimento da pesquisa, os quais deverão levar em conta parâmetros associados à produção, ao transporte e ao lançamento do material. / From the rheological point of view, the fresh concrete flows as a liquid. In such case, its fresh behavior should be studied from the concepts of rheology, the science which concerns the study of deformation and flow of a fluid under stress influence. The well designed structures, depending on the process considered in their production, are performed in a very short time after the mixture of the materials that will constitute the concretes. Thus, the concrete workability is an important parameter to be studied, even for facilitating the material placement and for the decisions related with the method of this process. Traditionally, the concrete workability is associated to its consistency, expressed in terms of the slump value measured by the slump test that, in spite of being a quite used test, does not quantify it totally. It happens because the concrete behaves as a Bingham fluid, being described by two rheological parameters: the yield stress and the plastic viscosity. Thus, the present research determines some measure parameters from rheological concepts to verify the behavior of some types of fresh high performance concrete (with silica fume addition). For this, both traditional test methods - slump test and Vebe consistometer - and more recent equipments - rheometer - were used. A modification of the traditional slump test was also used as an attempt to simplify the determination of the rheological parameters that describe the fresh concretes behaviors. The capacity of the concretes flow under the influence of their own weight was evaluated by the L-box test. The identification of the concretes rheological behavior was made with a rheometer. The concretes workability was evaluated from test methods that measure the two rheological parameters and its loss over time was associated to the evolution of the measured parameters. In spite of being classified as fluid mixtures, none of the concretes presented enough flow to describe it as a self-compacting material; however they presented a good flow under vibration energy. The concrete rheological behavior was identified as being similar to a Bingham fluid. The workability, as its loss over time, was associated to the evolution of the rheological parameters: an increase of the yield stress (or flow resistance) was observed, while the plastic viscosity (or torque viscosity) stayed practically constant during the 60 minutes in which the behavior was followed. It is concluded that for the high performance concretes workability, there are other several important factors to be considered in the research pursuit, which should consider the parameters associated to the material\'s production, transport and placement.

O presente trabalho fornece uma visão geral sobre a aplicação, o dimensionamento e o detalhamento de pilares confeccionados com concreto de alto desempenho (CAD), cujo principal atributo analisado é a resistência do concreto à compressão. A ênfase do estudo é dada à aplicação do CAD em pilares de edifícios. São apresentadas as principais diferenças entre pilares de CAD e pilares confeccionados com concretos de baixa resistência (fck < 40 MPa), sendo abordados, com base em códigos vigentes e em resultados experimentais, os diagramas tensão-deformação mais indicados, as formas de consideração das não-linearidades física e geométrica, as excentricidades a serem consideradas no dimensionamento, as causas e a forma de prevenção do fenômeno da perda do cobrimento (característico de pilares de CAD), a importância e a forma de consideração do confinamento e algumas disposições construtivas necessárias para o bom desempenho do pilar. Procurou-se, sempre que possível, apresentar os aspectos que não necessitam de alterações, ou seja, que podem ser considerados da mesma forma para concretos de baixa e de alta resistência. Finaliza-se com a apresentação de alguns exemplos de dimensionamento de pilares de CAD, abordando os tópicos analisados ao longo do texto. / The present work provides an overview of use and design of columns made with high performance concrete (HPC), whose main analyzed attribute is the compression strength of the concrete. The emphasis of the study is given to the application of HPC in columns of buildings. The main differences are presented among columns of HPC and columns made with low strength concrete (fck < 40 MPa), being approached, on base in effective codes and in experimental results, the more suitable stress-strain diagrams, the forms of consideration of the physical and geometrical non-linearities, the eccentricities to be considered in the design, the causes and the form of prevention of the phenomenon of the spalling of the concrete cover (characteristic of HPC columns), the importance and the form of consideration of the confinement and some necessary constructive dispositions for the good performance of the column. It was sought, whenever possible, to present the aspects that don\'t need alterations, that is to say, that can be considered in the same way for low and high strength concretes. It concludes with the presentation of some examples of design of HPC columns, approaching the topics analyzed along the text.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000448653-Texto+Completo-0.pdf: 3845852 bytes, checksum: 42fed21d426d0772e6f918691f47833c (MD5) Previous issue date: 2013 / Recent advances in High Performance Computing have opened a wide range of new research opportunities. Modern parallel and distributed architectures present each time more and more processing units seeking for a higher computational power. At the same time, the gain of performance obtained with those platforms is followed by an increase in energy consumption. In this scenario, researches in energy efficient high performance environments have emerged as a way to find the causes of excessive energy consumption and propose alternative solutions. Nowadays, one of the most representative high performance platforms is the computational grid which is used in many scientific and academic projects all over the world. In this work, we propose the use of energy-aware scheduling algorithms to efficiently manage the energy consumption in computational grids trying to avoid excessive performance losses. Our solution is based on: (i) an efficient management of idle resources; (ii) a clever use of active resources; (iii) the development of a procedure to accurately estimate the energy consumed in a given platform; (iv) the proposal of several new energy-aware scheduling algorithms for computational grids. We evaluate our approach using the SimGrid simulation environment and we compared our algorithms against five traditional scheduling algorithms for computational grids that are not energy-aware and one new algorithm recently proposed in the literature that deals with energy consumption issues. Our results show that in some experimental scenarios using our algorithms it is possible to achieve up to 221,03% of reduction in the energy consumption combined with 34,60% of performance loss. This example confirms our assumption that it is possible to significantly decrease the energy consumption on a grid platform without compromising proportionally the performance. / Os recentes avanços da Computação de Alto Desempenho abrem um largo espectro de possibilidades para as pesquisas na área. Arquiteturas paralelas e distribuídas modernas apresentam cada vez mais capacidade de processamento em busca de um maior poder computacional. Ao mesmo tempo, o ganho de desempenho obtido com as plataformas é seguido por um aumento do consumo de energia. Neste cenário, pesquisas sobre eficiência energética em ambientes de alto desempenho têm surgido como uma forma de encontrar as causas e propor soluções para o consumo excessivo de energia. Atualmente, uma das mais representativas plataformas de alto desempenho é a grade computacional, que é usada em muitos projetos científicos e acadêmicos em todo mundo. Neste trabalho, propomos o uso de algoritmos de escalonamento de tarefas energeticamente eficientes para a gestão do consumo de energia em grades computacionais sem causar perdas significativas de desempenho.A solução é baseada em: (i) gestão eficiente de recursos ociosos; (ii) uso inteligente de recursos ativos; (iii) desenvolvimento de um mecanismo para estimar com precisão a energia consumida por uma determinada plataforma; (iv) proposta de novos algoritmos de escalonamento energeticamente eficientes para grades computacionais. A abordagem criada foi avaliada utilizando o ambiente de simulação SimGrid. Comparamos nossos algoritmos com cinco algoritmos de escalonamento tradicionais para grades computacionais, que não consideram questões de energia, e um algoritmo recentemente proposto na literatura que lida com questões de consumo de energia. Os resultados mostram, em alguns cenários, uma redução no consumo de energia de 221,03%, combinada com uma perda de desempenho de 34,60%, com o uso de um dos algoritmos desenvolvidos neste trabalho. Este exemplo confirma a nossa hipótese de que é possível reduzir significativamente o consumo de energia em uma grade computacional sem comprometer de forma proporcional o desempenho.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:43:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000387162-Texto+Completo-0.pdf: 6010910 bytes, checksum: 801b7923a4a58c8368c1c2595915b829 (MD5) Previous issue date: 2006 / High volume print jobs are getting more common due to the growing demand for personalized documents. In this context, VDP (Variable Data Printing) has become a useful tool for mar- keters who need to customize messages for each customer in promotion materials or marketing campaigns. VDP allows the creation of documents based on a template with variable and static portions. The rendering engine must be capable of transforming the variable portion into a resulting composed format, or PDL (Page Description Language) such as PDF (Portable Do- cument Format), PS (PostScript) or SVG (Scalable Vector Graphics). The amount of variable content in a document is dependant on the publication layout. In addition, the features and the amount of the content to be rendered may vary according to the data loaded from the database. Therefore, the rendering process is invoked repeatedly and it can quickly become a bottleneck, especially in a production environment, compromising the entire document generation. In this scenario, high performance techniques appear to be an interesting alternative to increase the rendering phase throughput. This paper introduces a portable and scalable parallel solution for the Apache's rendering tool FOP (Formatting Objects Processor) which is used to render variable content expressed in XSL-FO (eXtensible Stylesheet Language-Formatting Objects). / Grandes volumes de trabalho para impressão são cada vez mais comuns devido ao aumento da demanda por documentos personalizados. Neste contexto, Impressão de Dados Variáveis (Variable Data Printing - VDP) tornou-se uma ferramenta muito útil para profissionais de marketing que necessitam personalizar mensagens para cada cliente em materiais promocionais e campanhas de publicidade. VDP permite a criação de documentos baseados em um modelo (template) contendo partes estáticas e variáveis. A ferramenta de renderização deve ser capaz de transformar a parte variável em um formato composto, ou PDL (Page Description Language) tais como PDF (Portable Document Format), PS (PostScript) ou SVG (Scalable Vector Graphics). A quantidade de conteúdo variável em um documentoé totalmente dependente do modelo (layout) da publicação definido por um profissional da área. Além disso, o conteúdo variável a ser renderizado pode variar de acordo com os dados lidos do banco de dados. Desta forma, este processoé chamado repetidamente e pode tornar-se facilmente um gargalo, especialmente em um ambiente de produção comprometendo inteiramente a geração de um documento. Neste cenário, técnicas de alto desempenho aparecem como uma interessante alternativa para aumentar o rendimento da fase de renderização. Este trabalho introduz uma solução paralela portável e escalável para a ferramenta de renderização chamada FOP (Formatting Objects Processor), a qual é usada para renderizar o conteúdo variável expresso em linguagem XSL-FO (eXtensible Stylesheet Language-Formatting Obects).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:35:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255525.pdf: 4153224 bytes, checksum: 0da857a4e789da15dbeca83bb199a295 (MD5) / Este trabalho de disserta»c~ao concentra seu esfor»co no estudo emp¶³rico de tr^es casos com ambientes de cluster distintos e homog^eneos, sendo que dois deles s~ao ambientes operacionais de empresas. Tais agregados s~ao compostos por computadores multiprocessados com processadores mono-core e multi-core (dual-core e quad-core), interconectados por redes Gigabit Ethernet, e outro ambiente interconectado por uma rede Myrinet. O primeiro estudo de caso foi realizado em um ambiente experimental como um exerc¶³cio emp¶³rico sobre a rela»c~ao entre tecnologias de rede de interconex~ao e carac- ter¶³sticas inerentes a aplica»c~oes paralelas. Com isso, pretendeu-se entrar em contato com a realidade da computa»c~ao paralela por meio de arquiteturas paralelas distribu¶³das como os agregados de computadores. Al¶em disso, pode-se conhecer e analisar as diferen»cas em desempenho oferecido por sistemas de comunica»c~ao distintos, como a tecnologia de rede Myrinet face µa tecnologia Ethernet, diante de aplica»c~oes de granularidades distintas, bem como compreender as m¶etricas comumente adotadas em avalia»c~oes de desempenho. Dentre as contribui»c~oes do trabalho de pesquisa e experimenta»c~ao desenvolvido est¶a a redu»c~ao do tempo de execu»c~ao de aplica»c~oes cient¶³¯cas grand challenge, como a modelagem num¶erica de previs~ao meteorol¶ogica. Sendo assim, busca-se como resultado a otimiza»c~ao de desempenho do ambiente de cluster em compara»c~ao µa sua condi»c~ao anterior, sem nenhuma especializa»c~ao µa aplica»c~ao em foco. Nesse sentido, dois estudos de casos foram realizados em agregados de computadores pertencentes a organiza»c~oes, em uma aproxima»c~ao com a realidade da computa»c~ao de alto desempenho em ambientes de produ»c~ao. Com a realiza»c~ao deste estudo emp¶³rico como um todo, pode-se contrastar na pr¶atica os pontos estudados durante a revis~ao bibliogr¶a¯ca. Foi poss¶³vel compreender melhor as vantagens e desvantangens envolvidas nesses ambientes enquanto sistemas paralelos distribu¶³dos, com o foco voltado µa modelagem de sistemas de alto desempenho em ambientes de produ»c~ao. Durante o processo de otimiza»c~ao do desempenho, entrou-se em contato com os mecanismos de intera»c~ao entre processos e os modelos de programa»c~ao paralela envolvidos ao mesmo tempo em que investigou-se o impacto da tend^encia atual no que diz respeito a processadores multi-core, bem como os fatores redutores do desempenho (que resultam em overhead). En¯m, o conhecimento adquirido com os estudos de casos possibilita uma melhor compreens~ao do processo e dos fatores envolvidos na implementa»c~ao de ambientes de cluster adequados a cada aplica»c~ao paralela com demanda por alto desempenho, a ¯m de aproveitar melhor os recursos agregados. Al¶em disso, a import^ancia deste trabalho transcende µa ci^encia da computa»c~ao como disciplina acad^emica, pois a empresa parceira ganha em capacidade e qualidade na previs~ao meteorol¶ogica do tempo, seja para prevenir o impacto de desastres naturais ou para auxiliar na produ»c~ao agr¶³cola, e tamb¶em em potencial de pesquisa no ^ambito daquela ¶area de atua»c~ao. This dissertation concentrates its e®ort on the empirical study of three cases with distinct and homogeneous cluster con¯gurations, two of them operational environments at organizations. Theses clusters are equipped with multiprocessor computers, including multiple single-core and multi-core processors (dual-core and quad-core), interconnected by Gigabit Ethernet networks, and one environment interconnected with a Myrinet device. The ¯rst case study was performed on an experimental environment as an empiri-cal exercise about the relationship between interconnect technologies and characteristics inherent to parallel applications, in order to get in touch with the reality of parallel computing through parallel distributed architectures such as a cluster. Furthermore, we could acknowledge and analyze the di®erences in performance o®ered by di®erent communication systems, opposing Myrinet and Ethernet networking technologies before applications of di®erent granularity, as well as understand common metrics adopted for performance assessments. One of the contributions of this empirical and research work is to reduce the wall clock (or elapsed) time of grand challenge scienti¯c applications, such as numerical weather prediction models. Therefore, it should result in a better performance of the cluster environment compared to its previous condition, with no adaptation for the running application. Based on that, two case studies were conducted on operational clusters belonging to organizations in order to interact with the reality of high performance computing in production environments. Performing this empirical study as a whole confronts the knowledge obtained throughout the literature review putting them into practice. Moreover, we could accomplish a better understanding of the trade-o®s involved in cluster environments as distributed parallel systems for production environments from the point of view of an architectural designer. During this optimization process, we could understand the mechanisms for pro-cesses interaction and parallel programming models as well as the factors for overhead growth and performance reduction. Finally, the knowledge acquired with these case studies allow us to better comprehend the process and the factors involved in the implementation and adaptation of cluster en vironments to a speci¯c high performance application, in order to better employ the aggregated computing resources. Furthermore, the importance of this work transcends computer sciences as an academic subject, because the partner organization gains capacity and quality for predicting weather conditions, either to prevent us from the impact of natural disasters or to enhance agricultural production, as well as gains in research potential within that speci¯c area.

Este trabalho visa a disponibilização de um ambiente de alto desempenho, do tipo cluster de computadores, com alta exatidão, obtida através da utilização da biblioteca C–XSC. A alta exatidão na solução de um problema é obtida através da realização de cálculos intermediários sem arredondamentos como se fossem em precisão infinita. Ao final do cálculo, o resultado deve ser representado na máquina. O resultado exato real e o resultado representado diferem apenas por um único arredondamento. Esses cálculos em alta exatidão devem estar disponíveis para algumas operações aritméticas básicas, em especial as que possibilitam a realização de somatório e de produto escalar. Com isso, deseja-se utilizar o alto desempenho através de um ambiente de cluster onde se tem vários nodos executando tarefas ou cálculos. A comunicação será realizada por troca de mensagens usando a biblioteca de comunicação MPI. Para se obter a alta exatidão neste tipo de ambiente, extensões ou adaptações nos programas paralelos tiveram que ser disponibilizadas para garantir que a qualidade do resultado final realizado em um cluster, onde vários nodos colaboram para o resultado final do cálculo, mantivesse a mesma qualidade do resultado que é obtido em uma única máquina (ou nodo) de um ambiente de alta exatidão. Para validar o ambiente proposto foram realizados testes básicos abordando o cálculo do produto escalar, a multiplicação entre matrizes, a implementação de solvers intervalares para matrizes densas e bandas e a implementação de alguns métodos numéricos para a resolução de sistemas de equações lineares com a característica da alta exatidão. Destes testes foram realizadas análises e comparações a respeito do desempenho e da exatidão obtidos com e sem o uso da biblioteca C–XSC, tanto em programas seqüenciais como em programas paralelos. Com a conseqüente implementação dessas rotinas e métodos será aberto um vasto campo de pesquisa no que se refere ao estudo de aplicações reais de grande porte que necessitem durante a sua resolução (ou em parte dela) da realização de operações aritméticas com uma exatidão melhor do que a obtida usualmente pelas ferramentas computacionais tradicionais.