Com a disponibilidade de redes que ligam estações cada vez mais poderosas a baixos custos, o interesse em torno de ferramentas que suportam a programação paralela em arquiteturas deste tipo tem aumentado significativamente. Esta dissertação trata do projeto e implementação de YALI (Yet Another Linda Implementation), uma ferramenta destinada ao desenvolvimento e execução de programas paralelos em redes heterogêneas de computadores. Com o objetivo de oferecer uma interface simples e flexível para os usuários programadores, YALI baseia-se no modelo Linda[GEL85], que destaca-se por utilizar uma abstração de alto nível para a cooperação entre processos. Em Linda, processos interagem por intermédio de uma memória associativa logicamente compartilhada, denominada Espaço de Tuplas. Entre outras vantagens deste modelo pode-se citar a simplicidade de suas primitivas e a possibilidade de incorporá-las a uma linguagem seqüencial conhecida, o que contribui fortemente para sua fácil assimilação, mesmo por usuários com pouca experiência em programação paralela. Após uma descrição detalhada do modelo Linda, este trabalho discute varias questões envolvidas no projeto e implementação de sistemas nele baseados. Para oferecer uma visão pratica das soluções mais freqüentemente adotadas para estas questões, quatro sistemas que implementam o modelo para programação paralela em redes são apresentados e avaliados. São eles: Glenda, uma implementacao do modelo baseada na ferramenta PVM (Parallel Virtual Machine); POSYBL (PrOgramming SYstem for distriButed appLications), um sistema construído através de recursos de sistemas operacionais compatíveis com Unix; p4-Linda, construído a partir da ferramenta de programação paralela p4 e, por fim, Network-Linda, uma implementação comercial do modelo. Depois do estudo dos quatro sistemas acima, o projeto de YALI e discutido detalhadamente. Decidiu-se, inicialmente, que YALI deveria incorporar o modelo Linda a linguagem C, que é largamente utilizada no desenvolvimento de programas de propósito geral. Além disso, optou-se por estender o modelo com algumas novas primitivas, de modo a oferecer maior poder de expressão ao usuário. Basicamente, as primitivas que YALI acrescenta ao modelo servem para dar suporte a operações globais e a criação dinâmica de threads. Operações globais servem para expressar a comunicação e a sincronização entre múltiplos processos, sendo utilizadas com bastante freqüência em vários tipos de programas paralelos. YALI suporta operações globais de maneira totalmente ortogonal ao modelo Linda, garantindo melhor desempenho sem afetar o nível de abstração oferecido. o suporte a criação dinâmica de threads, por outro lado, tem o objetivo de permitir a exploração de um paralelismo de granularidade fina, adequado ate mesmo a execução de rotinas simples em paralelo. Para suportar o desenvolvimento e execução de aplicações paralelas, YALI e implementado através de três componentes distintos. O primeiro e um pré-processador, que garante uma interface simplificada com o usuário. 0 segundo e uma biblioteca, que contem as rotinas de suporte as primitivas YALI e deve ser ligada aos programas de usuários. O terceiro componente, por fim, e um utilitário destinado a controlar a inicialização e o termino de aplicações paralelas, que baseia-se em uma configuração estabelecida pelo usuário para distribuir processos sobre uma rede de computadores. Ao contrário da maioria dos sistemas baseados em Linda, YALI implementa um espaço de tuplas distribuído entre os processos que compõem uma aplicação paralela, dispensando o use de processos especializados no gerenciamento de tuplas. Para isso, YALI utiliza múltiplas threads em cada processo definido pelo usuário, e distribui tuplas sobre estes processos através de um mecanismo baseado em hashing. A implementação de YALI leva em conta a heterogeneidade inerente a ambientes de rede, permitindo que maquinas com diferentes arquiteturas e sistemas operacionais sejam utilizadas na execução de programas paralelos. Por fim, YALI é totalmente implementado a partir de recursos presentes em sistemas compatíveis com Unix, de modo a aumentar sua portabilidade e garantir sua eficiência. / With the availability of networks connecting powerful workstations at a low cost, increasing interest has been devoted to systems that support parallel programming in such architectures. This document describes the design and implementation of YALI (Yet Another Linda Implementation), a tool that allows the development and execution of parallel programs in heterogeneous computer networks. Aiming to provide a simple and flexible interface for its users, YALI is based on the Linda parallel programming model[GEL85], that outstands in providing a high level abstraction for cooperation between processes. In Linda, communication and synchronization take place through an associative, logically shared memory called Tuple Space. Among the advantages of this model, one can mention the simplicity of its primitives, and the possibility of incorporate them in a well-known sequential language. These characteristics make Linda easy to learn, even to users with little experience in parallel programming. After a detailed description of the Linda model, this document discusses some design and implementation issues related to Linda-based systems. In order to provide a practical view of some usual solutions to address these issues, four Linda-based systems are presented and evaluated. These systems are: Glenda, an implementation of Linda built on top of PVM (Parallel Virtual Machine); POSYBL (PrOgramming SYstem for distriButed appLications), that relies on features provided by Unix-like operating systems to implement the model; p4-Linda, built on top of p4 parallel programming tool and, at last, Network-Linda, a comercial product based on Linda. All these systems, as YALI, are specially tailored to parallel programming in computer networks. Following the study of the four systems, this documents presents the design of the YALI system. One of the first design decisions was to incorporate the Linda primitives to the C language, that is broadly used as a general purpose programming language. In addition, a set of new primitives was designed as an extension to the original model, in order to increase YALI's expressivenes. Basically, the new primitives support global operations and dynamic thread creation. Global operations are useful to express communication and synchronization among multiple processes, and are frequently used many classes of parallel programs. YALI gives support to global operations in a way that is totally ortoghonal to the Linda model, ensuring better performance without affecting the abstraction level inherent to Linda-based systems. The support to dynamic thread creation, on the other hand, is helpful to explore lightweight parallelism, which allows the execution of simple routines in parallel. To support the development and execution of parallel applications, YALI is made up of three distinct components. The first is a pre-processor, that provides a simple user interface. The second is a library, that must be linked to the user programs since it's where YALI primitives are actuall y implemented. Finally, the third component is an utility that controls initialization and termination of parallel applications, which takes configuration parameters from the user to distribute processes over a newtork. In contrast with most Linda-based systems, YALI relies on a tuple space that is distributed among the processes in the same parallel application, so that intermediate tuple managers are not necessary To implement that, multiple threads are embedded in each user process, and tuples are spread over the processes in the basis of a hashing mechanism. YALI's implementation takes in account the inherent heterogeneity of network environments, allowing machines with different architectures and operating systems to be used in the execution of parallel programs. Finally, YALI is build on top of common features of Unix-like operating systems, in order to increase its efficiency and portability.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Universidade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-12-15T17:59:17Z No. of bitstreams: 1 2015_LindomarJoséRocha.pdf: 1300687 bytes, checksum: f028dc5aba5d9f92f1b2ee949e3e3a3d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-29T22:14:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LindomarJoséRocha.pdf: 1300687 bytes, checksum: f028dc5aba5d9f92f1b2ee949e3e3a3d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-29T22:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LindomarJoséRocha.pdf: 1300687 bytes, checksum: f028dc5aba5d9f92f1b2ee949e3e3a3d (MD5) / Diversos ramos do conhecimento humano fazem uso de autovalores e autovetores, dentre eles têm-se Física, Engenharia, Economia, etc. A determinação desses autovalores e autovetores pode ser feita utilizando diversas rotinas computacionais, porém umas mais rápidas que outras nesse senário de ganho de velocidade aparece a opção de se usar a computação paralela de forma mais especifica a CUDA da Nvidia é uma opção que oferece um ganho de velocidade significativo, nesse modelo as rotinas são executadas na GPU onde se tem diversos núcleos de processamento. Dada a tamanha importância dos autovalores e autovetores o objetivo desse trabalho é determinar rotinas que possam efetuar o cálculos dos mesmos com matrizes tridiagonais simétricas reais de maneira mais rápida e segura, através de computação paralela com uso da CUDA. Objetivo esse alcançado através da combinação de alguns métodos numéricos para a obtenção dos autovalores e um alteração no método da iteração inversa utilizado na determinação dos autovetores. Temos feito uso de rotinas LAPACK para comparar com as nossas rotinas desenvolvidas em CUDA. De acordo com os resultados, a rotina desenvolvida em CUDA tem a vantagem clara de velocidade quer na precisão simples ou dupla, quando comparado com o estado da arte das rotinas de CPU a partir da biblioteca LAPACK. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Severa branches of human knowledge make use of eigenvalues and eigenvectors, among them we have physics, engineering, economics, etc. The determination of these eigenvalues and eigenvectors can be using various computational routines, som faster than others in this speed increase scenario appears the option to use the parallel computing more specifically the Nvidia’s CUDA is an option that provides a gain of significant speed, this model the routines are performed on the GPU which has several processing cores. Given the great importance of the eigenvalues and eigenvectors the objective of this study is to determine routines that can perform the same calculations with real symmetric tridiagonal matrices more quickly and safely, through parallel computing with use of CUDA. Objective that achieved by some combination of numerical methods to obtain the eigenvalues and a change in the method of inverse iteration used to determine of the eigenvectors, which was used LAPACK routines to compare with routine developed in CUDA. According to the results of the routine developed in CUDA has marked superiority with single or double precision, in the question speed regarding the routines of LAPACK.

Submitted by Bruno Chinelato Honorio (brunochonorio@gmail.com) on 2018-09-16T23:56:19Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestrado.pdf: 942500 bytes, checksum: 267b4e03ea0654a9a66bd58f2490310b (MD5) / Rejected by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Problema 01) Está faltando o LOGO (Símbolo)da Universidade/Câmpus na capa do seu trabalho.(este item é obrigatório) Problema 02) Solicito que corrija a descrição na natureza da pesquisa na folha de rosto e insira na folha de aprovação): Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciência da Computação, junto ao Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, do Instituto de Geociências e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Câmpus de Rio Claro Problema 03) A paginação deve ser sequencial, iniciando a contagem na folha de rosto e mostrando o número a partir da introdução, a ficha catalográfica ficará após a folha de rosto e não deverá ser contada; a contagem no seu arquivo começou na introdução. Problema 04) Quando a financiadora é FAPESP, deve constar o nome dela e o número do processo também na folha de aprovação e nos agradecimentos, é norma do convênio. Lembramos que o arquivo depositado no repositório deve ser igual ao impresso, o rigor com o padrão da Universidade se deve ao fato de que o seu trabalho passará a ser visível mundialmente. Agradecemos a compreensão on 2018-09-17T14:32:13Z (GMT) / Submitted by Bruno Chinelato Honorio (brunochonorio@gmail.com) on 2018-09-19T22:38:43Z No. of bitstreams: 1 dissertacaoMestrado.pdf: 1125894 bytes, checksum: f24c8da48aae1c09a95bd67d010c2e68 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-09-20T14:44:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 honorio_bc_me_sjrp.pdf: 1093610 bytes, checksum: 238491c1445e63f7afbd08da117f2a87 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-20T14:44:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 honorio_bc_me_sjrp.pdf: 1093610 bytes, checksum: 238491c1445e63f7afbd08da117f2a87 (MD5) Previous issue date: 2018-08-09 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Memória Transacional (Transactional Memory – TM) possibilita que programadores utilizem-se do conceito de transação na escrita de código concorrente. Nesse contexto, uma transação pode ser entendida como um bloco de instruções que é executado atomicamente e de forma isolada, ou seja, os estados intermediários no processamento de uma transação não são vistos pelas demais. Embora inicialmente confinada ao ambiente acadêmico, TM está se tornando cada vez mais popular. Prova disto é a adição de hardware transacional aos novos processadores da Intel e IBM, além de suporte para codificação de transações provido por compiladores como o GCC. A grande vantagem do modelo transacional é o maior nível de abstração fornecido ao programador, facilitando a escrita de programas concorrentes e evitando erros de sincronização famosos causados pelas travas (locks), como o deadlock. Infelizmente, o suporte em software para execução de transações ainda não provê desempenho muito bom. Em particular, o código transacional, produzido por compiladores e o sistema de tempo de execução associado, ainda pode ser considerado ineficiente. Nesta dissertação é realizado um estudo atualizado sobre a geração de código transacional do compilador GCC com o objetivo de encontrar a razão da deficiência de desempenho do compilador. O trabalho feito indica que uma das principais fontes de ineficiência são as barreiras de leitura e escrita inseridas pelo compilador. O problema dessa instrumentação acontece quando o compilador não consegue determinar, em tempo de compilação, se uma região de memória será acessada concorrentemente ou não, forçando o compilador a tomar uma decisão pessimista e instrumentar essa região de memória. Esse fenômeno é chamado de instrumentação excessiva. Para superar essas limitações, esta dissertação propõe uma nova construção de linguagem através de uma nova cláusula pragma que permite que programadores especifiquem quais regiões de memória não precisam ser instrumentadas. Para validar a nova cláusula pragma, esta dissertação conduziu experimentos usando o pacote STAMP, composto por aplicações transacionais. Os resultados obtidos mostram um grande ganho de desempenho para as aplicações que usaram o pragma proposto, com essas aplicações sendo até 7.2x mais rápidas que o código original gerado pelo GCC. / Transactional Memory (TM) allows programmers to utilize the concept of transaction for writing concurrent code. In this context, a transactioncan be extended as a block of instructions that is executed atomically and isolated, that is, the intermediate states of the processing of a transaction can not be seen by the other transactions. Although initially confined to the academic field, TM is becoming more popular. An evidence of this is the addition of transactional hardware to the new processors from Intel and IBM, as well as the support for transactional code provided by compilers such as GCC. The biggest advantage to the transactional model is the bigger level of abstraction provided to the programmer, making the process of writing parallel code easier, as well as avoiding famous synchronization errors caused by traditional locks, such as the deadlock problem. Unfortunately, the software support for execution of transaction still does not provide a good performance. In particular, transactional code, produced by compilers and the associated runtime system, can still be considered inefficient. This thesis performs an up-to-date study of the GCC transactional code generation and with the objective to find where the main performance losses are coming from. The study done indicates that one of the main sources of inefficiency is the read and write barriers inserted by the compiler. The problem of this instrumentation is that the compiler cannot determine, at compile time, if a memory region will be accessed concurrently or not, forcing the compiler to take a pessimist approach and instrument this memory region. This phenomenom is called Over-instrumentation. To overcome these limitations, this thesis proposes a new language construct through a new pragma clause that allows programmers to specify which memory regions do not need to be instrumented. To validade the new pragma clause, this thesis conducted experiments using the STAMP benchmark suite, composed of transactional applications. The obtained results show a great performance gain for applications that used the proposed pragma, with them being up to 7.2x faster than the original code generated by GCC. / 2016/12103-7

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)

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3331001 bytes, checksum: ea8e995295d4e5afdb8c4ddea63e5358 (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the increase of data volume and the latent necessity of turn them into knowledge and information, arises the need to develop techniques able to perform the data analysis in a timely and efficient manner. Neural networks promotes an data analysis that is able to classify and predict information. However, the natural model of parallel computing proposed by neural networks, requires techniques of implementation with high processing power. The evolution of parallel hardware provides an environment with ever growing computational power. The GPU is a hardware that is able to process parallel implementations in a efficient way and at low cost. Therefore, this paper provides a technique of parallel implementation of neural networks with GPU processing and seeks to achieve an comparative analysis between different implementation techniques found in literature and the technique proposed in this paper. / Com a crescente expansão do volume de dados disponíveis e a latente necessidade de transformá-los em conhecimento e informação, faz-se necessário o desenvolvimento de técnicas capazes de realizar a análise destes dados em tempo hábil e de uma maneira eficiente. Redes Neurais promovem uma análise de dados capaz de classificá-los, como também, predizem informações sobre estes. Entretanto, Redes Neurais propõem um modelo natural de computação paralela que requer técnicas de implementação com alto poder de processamento. A crescente evolução do hardware paralelo oferece ambientes com poder computacional cada vez mais robusto. A GPU classifica-se como hardware capaz de processar implementações paralelas de uma maneira eficiente e a um custo em constante redução. Sendo assim, é apresentada uma técnica de implementação paralela de Redes Neurais com processamento em GPU. Este realiza uma análise comparativa entre diferentes técnicas de implementação encontradas na literatura e a técnica proposta neste trabalho.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoAAS_DISSERT.pdf: 1526658 bytes, checksum: 7ba5b80f03a10eaf25a4f9e6a4c91372 (MD5) Previous issue date: 2012-08-07 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Artificial neural networks are usually applied to solve complex problems. In problems with more complexity, by increasing the number of layers and neurons, it is possible to achieve greater functional efficiency. Nevertheless, this leads to a greater computational effort. The response time is an important factor in the decision to use neural networks in some systems. Many argue that the computational cost is higher in the training period. However, this phase is held only once. Once the network trained, it is necessary to use the existing computational resources efficiently. In the multicore era, the problem boils down to efficient use of all available processing cores. However, it is necessary to consider the overhead of parallel computing. In this sense, this paper proposes a modular structure that proved to be more suitable for parallel implementations. It is proposed to parallelize the feedforward process of an RNA-type MLP, implemented with OpenMP on a shared memory computer architecture. The research consistes on testing and analizing execution times. Speedup, efficiency and parallel scalability are analyzed. In the proposed approach, by reducing the number of connections between remote neurons, the response time of the network decreases and, consequently, so does the total execution time. The time required for communication and synchronization is directly linked to the number of remote neurons in the network, and so it is necessary to investigate which one is the best distribution of remote connections / As redes neurais artificiais geralmente s?o aplicadas ? solu??o de problemas comple- xos. Em problemas com maior complexidade, ao aumentar o n?mero de camadas e de neur?nios, ? poss?vel conseguir uma maior efici?ncia funcional, por?m, isto acarreta em um maior esfor?o computacional. O tempo de resposta ? um fator importante na decis?o de us?-las em determinados sistemas. Muitos defendem que o maior custo computacional est? na fase de treinamento. Por?m, esta fase ? realizada apenas uma ?nica vez. J? trei- nada, ? necess?rio usar os recursos computacionais existentes de forma eficiente. Diante da era multicore esse problema se resume ? utiliza??o eficiente de todos os n?cleos de processamento dispon?veis. No entanto, ? necess?rio considerar a sobrecarga existente na computa??o paralela. Neste sentido, este trabalho prop?e uma estrutura modular que ? mais adequada para as implementa??es paralelas. Prop?e-se paralelizar o processo feed- forward (passo para frente) de uma RNA do tipo MLP, implementada com o OpenMP em uma arquitetura computacional de mem?ria compartilhada. A investiga??o dar-se-? com a realiza??o de testes e an?lises dos tempos de execu??o. A acelera??o, a efici?ncia e a es- calabilidade s?o analisados. Na proposta apresentada ? poss?vel perceber que, ao diminuir o n?mero de conex?es entre os neur?nios remotos, o tempo de resposta da rede diminui e por consequ?ncia diminui tamb?m o tempo total de execu??o. O tempo necess?rio para comunica??o e sincronismo est? diretamente ligado ao n?mero de neur?nios remotos da rede, sendo ent?o, necess?rio observar sua melhor distribui??o

Um problema que vem se tornando habitual em análise geoestatística é a quantidade crescente de observações. Em tais casos é comum que estimadores usualmente utilizados não possam ser empregados devido a dificuldades numéricas. Esta tese têm por objetivo propor um novo estimador para massivas observações em geoestatística: o estimador subsemble espacial. O estimador subsemble espacial seleciona várias subamostras, espacialmente estruturadas, do conjunto completo de dados. Cada subamostra estima com facilidade os parâmetros do modelo e as estimativas resultantes são ponderadas através de um subconjunto de validação. Em estudos simulados, compara-se a metodologia proposta com outros métodos e os resultados apresentam sua acurácia e rapidez. Além disso, uma aplicação em um banco de dados reais, com 11.000 observações, confirma essas características. / A problem that is becoming common in geostatistical analysis is the growing number of observations. In such cases, common estimators cannot be used due to numerical difficulties. This thesis proposes a new estimator for massive observations in geostatistics: the spatial subsemble estimator. The estimator selects small spatially structured subset of observations. The model parameters are estimated easily with each subsample, and the resulting estimates are weighted by a subset of validation. We compare the spatial subsemble with competing alternatives showing that it is faster and accurate. In addition, we present an application in a real database with 11000 observations.

Nos sistemas computacionais atuais, enquanto é necessário explorar a disponibilidade de múltiplos núcleos, também é obrigatório consumir menos energia. Para acelerar o processo de desenvolvimento de aplicações paralelas e o tornar mais transparente ao programador, Interfaces de Programação Paralela (IPPs) são largamente utilizadas. Entretanto, cada IPP implementa diferentes formas para trocar dados usando regiões compartilhadas da memória. Estas regiões são, geralmente, mais distantes do processador do que regiões privadas da memória e, por consequência, possuem maior tempo de acesso e consumo de energia. Ademais, o sistema de memória dos processadores embarcados é diferente em hierarquia, tamanho, tempo de acesso, consumo de energia, etc., quando comparado aos processadores de propósito geral. Assim, considerando o cenário supracitado, com diferentes IPPs sendo utilizadas em sistemas multicore com diferentes requisitos, neste trabalho será mostrado que cada interface possui comportamento diferente em termos de desempenho, consumo de energia e Energy-Delay Product (EDP), e que este comportamento varia de acordo com a característica da aplicação e o processador utilizado (propósito geral ou embarcado). Por exemplo, Pthreads consome 8% menos energia que o melhor caso de OpenMP; 12% menos que MPI-1; e 8% menos que MPI-2, considerando todos os benchmarks no processador Intel Core i7 (propósito geral). Em contrapartida, no processador ARM Cortex-A9 (sistema embarcado), o melhor caso com OpenMP consumiu 2% menos energia que Pthreads; 6% menos que MPI-1; e 15% menos que MPI-2, para o mesmo conjunto de benchmarks. / In current computer systems, while it is necessary to exploit the availability of multiple cores, it is also mandatory to consume less energy. To accelerate the development of parallel applications and to make it more transparent to the programmer, Parallel APIs (Application Programming Interfaces) are widely used. However, each Parallel API implements different ways to exchange data using shared memory regions. These regions are generally more remote than the private ones, and therefore have greater access time and energy consumption. Furthermore, the memory system of embedded processors is different with regard to hierarchy, size, access time, energy consumption, etc., when compared to general purpose processors. Thus, considering the above scenario, with different Parallel APIs being used in multicore systems with different requirements, this work will show that each interface has different behavior in terms of performance, energy consumption and Energy-Delay Product (EDP), and that this behavior varies according to the characteristic of the application and the processor employed (general purpose or embedded). For example, as a result of this work, we have observed that Pthreads consumes 8% less energy than the best case of OpenMP; 12% less than MPI-1; and 8% less than MPI-2, considering all benchmarks on the Intel Core i7 (general purpose). In contrast, in the ARM Cortex-A9 processor (embedded system), the best case with OpenMP consumed 2% less energy than Pthreads; 6% less than MPI-1; and 15% less than MPI-2 for the same benchmarks set.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-12-09T15:23:43Z No. of bitstreams: 1 2014_CassioGiorgioCoutoCoelho.pdf: 6440675 bytes, checksum: 8b5963a4d93a602d979ee7ef3249dccf (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-12-29T18:43:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_CassioGiorgioCoutoCoelho.pdf: 6440675 bytes, checksum: 8b5963a4d93a602d979ee7ef3249dccf (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-29T18:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_CassioGiorgioCoutoCoelho.pdf: 6440675 bytes, checksum: 8b5963a4d93a602d979ee7ef3249dccf (MD5) / MASE, acrônimo para Multi-Agent System for Enviromental Simulation, foi uma aplicação desenvolvida para a investigação da dinâmica do uso e conversão do solo em cenários ambientais, e apresentou bons resultados utilizando o modelo Cerrado-DF. Como forma de aumentar o domínio dessa ferramenta, este trabalho explorou o modelo de cognição baseado em Belief-Desire-Intention por meio do framework JADEX. Para isso, a arquitetura do MASE foi reformulada e seu código foi refatorado, tanto para que os agentes representassem melhor o raciocínio humano quanto para que a aplicação possuísse melhor desempenho de tempo na execução das simulações. A evolução dessas características trouxe o sucessor do MASE, que foi validado nesse trabalho por meio de dois estudos de caso. Os resultados gerados com essa nova proposta foram comparados com os obtidos no MASE, testando assim a exibilidade da ferramenta e a melhoria do desempenho do sistema. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / MASE, acronym to Multi-Agent System for Enviromental Simulation, was an application developed for land usage and cover change dynamics investigation, using diferent environmental scenarios, and good results with the Cerrado-DF model were obtained with its usage. To increase the domain of MASE, this work explored the Belief-Desire- Intention cognition model using the JADEX framework. This objective was obtained by MASE architecture reformulation, with code refactoring, so the agents could better represent human rationality, as the system time performance could be enhanced. The evolution of this features brought MASE's sucessor: MASE-BDI, which was validated by two case studies. The generated results were compared with the ones obtained in the past with MASE, so the MASE-BDI _exibility could be tested, as performance enhance could be proved as well.