Diversas políticas de escalonamento para aplicações paralelas voltadas a ambientes computacionais distribuídos têm sido propostas. Embora tais políticas apresentem bons resultados, elas são, geralmente, avaliadas em cenários específicos. Quando o cenário muda, com diferentes ambientes distribuídos e condições de carga, essas políticas podem ter seu desempenho deteriorado. Nesse contexto, este trabalho apresenta um estudo comparativo envolvendo dez políticas de escalonamento avaliadas em diferentes cenários. Cada uma das políticas foi submetida a uma combinação de quatro cargas de trabalho de ocupação da UCP e três variações da taxa de comunicação média entre os processos, utilizando a rede. Foram considerados ainda três sistemas distribuídos distintos: dois clusters, com diferentes quantidades de nós, e um grid computacional. Foi utilizada a simulação com ambientes próximos ao real e cargas de trabalho obtidas de modelos realísticos. Os resultados demonstraram que, embora as políticas sejam voltadas a ambientes computacionais paralelos e distribuídos, quando o cenário muda, o desempenho cai e a ordem de classificação entre as políticas se altera. Os resultados permitiram ainda demonstrar a necessidade de se considerar a comunicação entre os processos durante o escalonamento em grids computacionais. / Several scheduling policies for parallel applications directed to the distributed computational environments have been proposed. Although such policies present good results, they, generally, are evaluated in specific scenarios. When scenario change, by using different distributed environments and workload conditions, these policies can have its performance spoiled. In this context, this work presents a comparative study involving ten scheduling policies evaluated on different scenarios. Each policy was submitted to a combination of four CPU occupation workloads and three variations of interprocess average communication rates, using the network. Three different distributed systems had been yet considered: two clusters, with different amounts of nodes, and one grid computing. Simulation was used with environments near to the real and workloads obtained of realistic models. Although the policies are directed to parallel and distributed environments, the results have demonstrated that when scenario change, the performance falls and the ranking between the policies changes too. The results have still allowed to demonstrate the necessity of considering interprocess communication during the scheduling in a grid computing.

O Tanque de Provas Numérico (TPN) é um laboratório pioneiro em hidrodinâmica aplicada e fruto de uma colaboração entre a indústria brasileira de petróleo (PETROBRAS S.A.) e as principais instituições de pesquisa do país. Seu principal objetivo é atuar como parceiro da indústria offshore e de petróleo, colaborando para a obtenção da autossuficiência da produção nacional de petróleo como uma poderosa ferramenta para projeto e análise de sistemas flutuantes de produção de óleo e gás. O coração do TPN é um cluster de computadores SMP que é hoje um dos maiores agrupamentos do Brasil para fins de pesquisa. Um dos focos de atenção do TPN é a aplicação do Moving Particles Semi-implicit Method (MPS) na exploração de soluções para muitos problemas de Engenharia. Por trabalhar sem a necessidade do uso de malhas (método tradicional Euleriano), o método tem diversas aplicações na simulação de corpos flutuantes e na hidrodinâmica aplicada, sendo atualmente utilizado para realização de estudos sobre a influência do movimento de ondas em navios; simulações de fenômenos que envolvem fragmentações; superfícies livres; grandes deformações; dinâmica de fluidos em condições extremas, como é o caso em processos prospecção do petróleo onde muitas vezes é difícil e economicamente inviável fazer ensaios físicos. Devido ao grande número de partículas utilizadas na simulação de sistemas complexos pelo método MPS, é necessário aproveitar de forma eficiente os recursos computacionais disponíveis para a análise de modelos com o refinamento adequado às aplicações práticas. Com tera-FLOPS disponíveis na rede cluster do TPN para modelagem computacional, há uma grande necessidade de uma solução computacional paralela altamente escalonável que, além disto, seja fácil de manutenção e extensibilidade. Dentro desta linha de pesquisa, foi desenvolvida uma solução com essas características através do emprego de modernas técnicas de engenharia de software. / The Numerical Offshore Tank (TPN) is a pioneer laboratory in applied hydrodynamics and result of collaboration between the Brazilian oil (Petrobras SA) and the major research institutions in the country. Its main purpose is to act as a partner of industry and offshore oil, contributing to the achievement of self-sufficiency of domestic oil production as a powerful tool for design and analysis of floating production systems for oil and gas. The heart of TPN is a cluster of SMP computers that is now one of the largest groupings of Brazil for research purposes. One focus of attention of TPN is the application of Moving Particles Semi-implicit Method (MPS) in exploring solutions to many engineering problems. By working without the use of mesh (Eulerian traditional method), the method has several applications in the simulation of floating bodies and applied hydrodynamics, currently being used for studies on the influence of the movement of ships in waves; simulations of phenomena involving fragmentation; free surfaces, large deformations; fluid dynamics in extreme conditions, as is the case in processes where petroleum exploration is often difficult and uneconomical to do physical tests. Due to the high number of particles used in the simulation of complex systems by the MPS method, it is necessary to efficiently take advantage of the computational resources available for the analysis of models with the refinement suitable for practical applications. With tera-FLOPS available in the TPN network cluster for computational modeling, there is a great need for a parallel highly scalable solution which, moreover, must be easy maintenance and extensibility. Within this line of research, we developed a solution with these characteristics through the use of modern software engineering techniques.

Neste trabalho apresentamos a metodologia de orientação ao objeto no desenvolvimentos de uma biblioteca de classes para facilitar o processo de programação numérica paralela. Na implementação dos métodos das classes utilizamos as rotinas do pacote ScaLAPACK, sendo que essas classes oferecem métodos para manipulações matriciais básicas e para a diagonalização de matrizes, onde essas matrizes podem ser reais e complexas, de simples e dupla precisão. Este trabalho apresenta detalhes de implementação e uma análise comparativa de desempenho, a fim de mostrarmos a eficiência e as facilidades de uso da orientação ao objeto no desenvolvimento de programas científicos paralelos. / In this work current vs. voltage (I vs. V) and alternating conductivity (ac) measurements were carried out in poly[(2-methoxy- 5-hexyloxy)-pphenylenevinilene] ? MEH-PPV light-emitting diodes having zinc oxide (ZnO) as transparent anode and Al as metallic cathode. MEH-PPV is a PPV derivative, which emits in the red spectral region; ZnO has a work function similar to that of ITO, but it is less aggressive to the polymer, less expensive and easily processed. The retificated I vs. V curves shows that the direct current depends on the temperature. Moreover, the real and imaginary components of alternating conductivity (ac) present typical behavior of somewhat disordered material: the imaginary component grows as a function of the frequency and the real component was observed to be frequency independent for lower frequencies, and follows a power-law above a certain frequency. The Random Energy Free Barrier model approaches and a resistance in series for the interface phenomenon were developed and adjusted for the ac results. From this experimental-theoretical fitting we obtained important parameters of the devices as well as, quantitative informations about the MEH-PPV transport phenomenon.

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.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T14:20:51Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Rafael_Cabral_de_Moura.pdf: 9614096 bytes, checksum: 00e44a6b599533e527f22e1e016e3a85 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T14:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Rafael_Cabral_de_Moura.pdf: 9614096 bytes, checksum: 00e44a6b599533e527f22e1e016e3a85 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02 / Neste trabalho foi implementado um programa para simulação computacional de reservatórios de petróleo, baseado no ambiente OpenFOAM R , que é um sistema de desenvolvimento para programação científica orientado a objetos, paralelo, de alto nível e com alto desempenho. Esse ambiente de desenvolvimento oferece grande exibilidade quanto à escolha dos métodos de dicretização, interpolação e solução dos sistemas resultantes. O OpenFOAM R é uma biblioteca da linguagem C++ que, através de suas várias ferramentas, pode ser usada para a solução de problemas envolvendo equações diferenciais parciais. Para a solução o ambiente emprega o método dos volumes finitos, usando malhas estruturadas ou não estruturadas. Neste trabalho foram usadas apenas malhas estruturadas. O simulador desenvolvido trata problemas descritos pelo modelo de escoamento bifásico imiscível água-óleo que é descrito por um sistema de equações diferenciais parciais altamente não-lineares, obtidas através da conservação da massa para cada fase, e do uso da Lei de Darcy para relacionar fluxos de massa com gradientes de potencial fluido. Para a integração temporal das equações é empregado o método IMPES, no qual o sistema composto pela equação de conservação de massa e pela Lei de Darcy é reescrito em termos de uma equação para a pressão de óleo, que é resolvida implicitamente, e uma equação para a saturação de água, que é resolvida explicitamente.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2015-10-21T17:31:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado.pdf: 1668983 bytes, checksum: 98951747828368f07a28ba2b442a63ef (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T17:31:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado.pdf: 1668983 bytes, checksum: 98951747828368f07a28ba2b442a63ef (MD5) Previous issue date: 2015-04-06 / ORMs (Object-Relational Mappers) são bastante populares porque eles reduzem o esforço de desenvolvimento de camadas de acesso a dados ao permitir, entre outras coisas, que sistemas manipulem objetos transientes e persistentes de maneira similar. Em particular, ORMs permitem que sistemas naveguem por objetos de ambos os tipos exatamente da mesma maneira. Infelizmente, entretanto, navegar por objetos persistentes é muito mais lento do que navegar por objetos transientes. Para atenuar este problema, ORMs pré-carregam objetos executando consultas SQL (Structured Query Language) que, no lugar de carregar os atributos de um único objeto, tal como ocorre quando objetos são carregados sob demanda, carregam os atributos de vários objetos. Em muitos casos, estas consultas podem ser executadas concorrentemente. Entretanto, a maioria dos ORMs executa consultas apenas sequencialmente. Esta pesquisa visa aumentar o desempenho de sistemas baseados em ORMs. Para tanto, ela define uma DSL (Domain-Specific Language) de especificação de navegações por objetos chamada Litoral. Também integra esta pesquisa o projeto e a implementação de um interpretador de especificações Litoral. O interpretador navega por objetos transientes (aqueles que existem apenas na memória primária) e persistentes (aqueles que armazenados em um banco de dados relacional) e pré-carrega os do segundo tipo executando consultas sequencialmente ou concorrentemente. A estratégia desta pesquisa foi avaliada com os benchmarks sintéticos Emeio e OO7, desenvolvidos, respectivamente, no contexto desta pesquisa e por terceiros. No primeiro, pré-carregar objetos executando consultas concorrentemente aumentou a velocidade de execução em até 323,6%. No segundo, o aumento foi de até 245,7%. Os benchmarks também foram implementados com os ORMs Hibernate e EcliseLink JPA, os quais aderem à especificação JPA (Java Persistence Architecture). O primeiro foi escolhido por ser bastante popular. O segundo foi escolhido por ser a implementação de referência desta especificação. As implementações baseadas no Hibernate e EclipseLink JPA foram significativamente otimizadas. Entretanto, em todos os cenários de Emeio e OO7 que oferecem oportunidades para pré-carregar objetos executando consultas concorrentemente, o desempenho delas foi inferior ao da implementação baseada no interpretador de Litoral. / ORMs (Object-Relational Mappers) are quite popular because they reduce the effort of developing data access layers by allowing, among other things, systems manipulate transient and persistent objects in similar ways. In particular, ORMs allow systems navigate through objects of both types exactly the same way. Unfortunately, however, navigating through persistent objects is much slower than navigating through transient ones. To alleviate this problem, ORMs prefetch objects executing SQL (Structured Query Language) queries that fetch the attributes of multiple objects. In many cases, these queries can be executed concurrently. However, most ORMs execute queries sequentially only. In this research, we aim to increase the performance of ORM based systems. To this end, we define a DSL (Domain-Specific Language) for specifying navigations through objects called Litoral. We also implement a Litoral interpreter that navigates through transient (objects that exist only in the primary memory) and persistent objects (objects stored in a relational database) and prefetches the second type with queries executed sequentially or concurrently. We evaluated our strategy with the synthetic benchmarks Emeio and OO7. In the first one, prefetching objects with queries concurrently executed increased execution speed up to 323.6%. In the second one, the increase was up to 245.7%. We also implemented the benchmarks with the Hibernate and EcliseLink JPA ORMs, which adhere to the JPA (Java Persistence Architecture) specification. We chose the first one because it is quite popular and the second one because it is the reference implementation of JPA. We optimized the implementations based on Hibernate and EclipseLink JPA extensively. However, in all scenarios of Emeio and OO7 that offer opportunities for prefetching objects with queries concurrently executed, their performance was inferior to the performance of the implementations based on the Litoral interpreter.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:34:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2192_1.pdf: 10083795 bytes, checksum: 651c6b6c8bcfdd3c7b014bf4893e6e93 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo do presente trabalho é desenvolver um sistema computacional capaz de simular numericamente escoamentos laminares de fluidos governados pelas Equações de Navier- Stokes escritas na sua forma incompressível, com variáveis primitivas em domínios tridimensionais. Para tal, o fluido é considerado viscoso e incompressível, e no domínio fluido emprega- se uma formulação com estabilização da convecção e da pressão do tipo SU (Streamline Upwind), o Método dos Elementos Finitos e o Método do Passo Fracional para realizar o fracionamento dos sistemas de equações algébricas no tempo, resultando em uma formulação monolítica, e com estabilidade de segunda ordem no tempo. Foi utilizada uma estrutura de dados baseada nas arestas dos elementos tetraédricos lineares, que apresentam como principal vantagem o ganho de tempo computacional, visto que cada termo pode ser obtido via préprocessamento na forma de coeficientes de contribuição de cada aresta. O programa foi escrito em linguagem FORTRAN 90. Foram aplicados os conceitos de computação paralela em computadores com memória distribuída para permitir a análise de problemas de grande porte, comuns na Dinâmica dos Fluidos Computacional. Utilizou-se a decomposição de domínio via PARMETIS (Parallel Graph Partitioning and Sparse Matrix Ordering) para particionar a malha computacional e MPI (Message Passing Interface) para viabilizar a comunicação paralela. Também foi utilizado o pacote PETSc (Portable Extensible Toolkit for Scientific Computations), que possui uma vasta gama de estruturas paralelas úteis no desenvolvimento de algoritmos paralelos para computação distribuída. Diversas aplicações foram analisadas de forma a verificar e validar o sistema computacional desenvolvido. Os resultados obtidos nas análises estão em conformidade com dados experimentais, teóricos e numéricos disponíveis na literatura

Orientador: Denis Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:14:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leitao_HelioChagas_M.pdf: 1880686 bytes, checksum: 4a6853f85aace28655871068eb61a3e9 (MD5) Previous issue date: 1997 / Mestrado

Orientador: Alcir Jose Monticelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T18:49:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_ClaudioRenatoThomas_M.pdf: 8090049 bytes, checksum: 0e06f75d3dd6da2465bbb98db4246318 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta uma nova abordagem do inicializador para o planejamento da expansão de sistemas de transmissão de energia elétrica, utilizando-se o modelo de Times Assíncronos ( Times-A). Nenhum dos algoritmos para otimização com satisfação de restrições funciona sem fragilidade. Esses algoritmos tendem a ser lentos, e as heurísticas pouco confiáveis. É por isso que, ao invés de se procurar algoritmos novos e melhores, tem-se experimentado meios de usar os já existentes em conjunto, de tal forma que eles consigam fazer o que separadamente não conseguem. Essa é a idéia do que se denomina Time Assíncrono , que normalmente combina implementações de vários métodos heurísticos, na busca das melhores soluções possíveis para problemas complexos. Uma parte importante do processo de planejamento é a determinação de famílias de soluções iniciais contendo características atrativas. Essas soluções em geral contém linhas e conjuntos de linhas (blocos construtivos) que aparecerão mais tarde nas soluções ótimas obtidas via métodos como os Algoritmos Genéticos, Simulated Annealing e Busca Tabu. Acredita-se que uma paralelização destes métodos via Times Assíncronos poderá ser altamente eficaz. Assim, neste trabalho buscou-se caminhar nessa direção. Como um primeiro passo, foi implementada uma versão de Times-A para resolver o problema de inicialização do problema de planejamento estático, utilizando-se os métodos heurísticos aproximados de Garver, Mínimo Esforço e Mínimo Corte de Carga. Testes foram realizados em uma rede heterogênea de estações para sistemas de pequeno, médio e grande porte. O processamento paralelo do sistema foi implementado através do software PVM (Parallel Virtual Machine), e as primitivas correspondentes utilizadas na programação são apresentadas nos apêndices / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T02:04:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_JosePedroMourados_M.pdf: 1302809 bytes, checksum: 654d68b213751708db80f051f579382b (MD5) Previous issue date: 2000 / Mestrado