A computação paralela permite uma série de vantagens para a execução de aplicações de grande porte, sendo que o uso efetivo dos recursos computacionais paralelos é um aspecto relevante da computação de alto desempenho. Este trabalho apresenta uma metodologia que provê a execução, de forma automatizada, de aplicações paralelas baseadas no modelo BSP com tarefas heterogêneas. É considerado no modelo adotado, que o tempo de computação de cada tarefa secundária não possui uma alta variância entre uma iteração e outra. A metodologia é denominada de ASE e é composta por três etapas: Aquisição (Acquisition), Escalonamento (Scheduling) e Execução (Execution). Na etapa de Aquisição, os tempos de processamento das tarefas são obtidos; na etapa de Escalonamento a metodologia busca encontrar a distribuição de tarefas que maximize a velocidade de execução da aplicação paralela, mas minimizando o uso de recursos, por meio de um algoritmo desenvolvido neste trabalho; e por fim a etapa de Execução executa a aplicação paralela com a distribuição definida na etapa anterior. Ferramentas que são aplicadas na metodologia foram implementadas. Um conjunto de testes aplicando a metodologia foi realizado e os resultados apresentados mostram que os objetivos da proposta foram alcançados. / Parallel computing allows for a series of advantages on the execution of large applications and the effective use of parallel resources is an important aspect in the High Performance Computing. This work presents a methodology to provide the execution, in an automated way, of parallel applications based on BSP model with heterogeneous tasks. In this model it is assumed that the computation time between iterations does not have a high variance. The methodology is entitled ASE and it is composed by three stages: Acquisition, Scheduling and Execution. In the Acquisition step, the tasks\' processing time are obtained; In the Scheduling step, the methodology finds the ideal arrangement to distribute the tasks to maximize the execution speed and, simultaneously, minimize the use of resources. This is made using an algorithm developed in this work; and lastly the Execution step, where the parallel application is executed in the distribution defined in the previous step. The tools used in the methodology were implemented. A set of tests to apply the methodology were made and the results shown that the objectives were reached.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um gerador de malha de elementos finitos baseado no Algoritmo de Refinamento de Delaunay. O pacote é versátil e pode ser aplicado às malhas seriais e adaptativas ou à decomposição de uma malha inicial grossa ou pré-refinada usando processamento paralelo. O algoritmo desenvolvido trabalha com uma entrada de dados na forma de um gráfico de linhas retas planas. A construção do algoritmo de Delaunay foi baseada na técnica de Watson para a triangulação fronteiriça e nos métodos seqüenciais de Ruppert e Shewchuk para o refinamento com paralelismo. A técnica elaborada produz malhas que mantêm as propriedades de uma triangulação de Delaunay. A metodologia apresentada foi implementada utilizando os conceitos de Programação Orientada a Objetos com o auxílio de bibliotecas de código livre. Aproveitando a flexibilidade de algumas dessas bibliotecas acopladas foi possível parametrizar a dimensão do problema, permitindo gerar malhas seqüenciais bidimensionais e tridimensionais. Os resultados das aplicações em malhas seriais, adaptativas e com programação paralela mostram a eficácia desta ferramenta. Uma versão acadêmica do algoritmo de refinamento de Delaunay bidimensional para o Ambiente Mathematica também foi desenvolvido. / This work presents the development of a finite elements mesh generation based on Delaunay Triangulation Algorithm. The package is versatile and applicable to the serial and adaptable meshes or to either the coarse or pre-refined initial mesh decomposition using parallel computing. The developed algorithm works with data input in the form of Planar Straight Line Graphics. The building of the Delaunay Algorithm was based on the Watson\'s technique for the boundary triangulation and in both Ruppert and Shewchuk sequential methods for the parallel refinement. The proposed technique produces meshes maintaining the properties of the Delaunay triangulation. The presented methodology was implemented using the Programming Object-Oriented concepts, which is supported by open source libraries. Taking advantage of the flexibility of some of those coupled libraries the parametrization of the problem dimension was possible, allowing to generate both two and three-dimensional sequential meshes. The results obtained with the applications in serial, adaptive and in parallel meshes have shown the effectiveness of this tool. An academic version of the twodimensional Delaunay refinement algorithm for the Mathematica Environment was also developed.

O presente trabalho de pesquisa tem por objetivo estudar a paralelização de algoritmos voltados à solução de equações diferenciais parciais. Esses algoritmos são utilizados para gerar a solução numérica das equações de Navier-Stokes em um escoamento bidimensional incompressível de um fluido newtoniano. As derivadas espaciais são calculadas através de um método de diferenças finitas compactas com a utilização de aproximações de altas ordens de precisão. Uma vez que o cálculo de derivadas espaciais com alta ordem de precisão da forma compacta adotado no presente estudo requer a solução de sistemas lineares tridiagonais, é importante realizar estudos voltados a resolução desses sistemas, para se obter uma boa performance. Ressalta-se ainda que a solução de sistemas lineares também faz-se presente na solução numérica da equação de Poisson. Os resultados obtidos decorrentes da solução das equações diferenciais parciais são comparados com os resultados onde se conhece a solução analítica, de forma a verificar a precisão dos métodos implementados. Os resultados do código voltado à resolução das equações de Navier-Stokes paralelizado para simulação de escoamentos incompressíveis são comparados com resultados da teoria de estabilidade linear, para validação do código final. Verifica-se a performance e o speedup do código em questão, comparando-se o tempo total gasto em função do número de elementos de processamento utilizados / The objective of the present work is to study the parallelization of partial differential equations. The aim is to achieve an effective parallelization to generate numerical solution of Navier-Stokes equations in a two-dimensional incompressible and isothermal flow of a Newtonian fluid. The spatial derivatives are calculated using compact finite differences approximations of higher order accuracy. Since the calculation of spatial derivatives with high order adopted in the present work requires the solution of tridiagonal systems, it is important to conduct studies to solve these systems and achieve good performance. In addiction, linear systems solution is also present in the numerical solution of a Poisson equation. The results generated by the solution of partial differential equations are compared to analytical solution, in order to verify the accuracy of the implemented methods. The numerical parallel solution of a Navier-Stokes equations is compared with linear stability theory to validate the final code. The performance and the speedup of the code in question is also checked, comparing the execution time in function of the number of processing elements

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 424004.pdf: 1341745 bytes, checksum: 512c3632850f9466f0d8d4864c026768 (MD5) Previous issue date: 2010-03-25 / O crescente avan?o na capacidade de processamento dos computadores fornece meios para projetar e executar aplica??es com demandas cada vez maiores. Contudo, dependendo da aplica??o, h? tamb?m a necessidade de acessar e armazenar grandes por??es de dados de forma eficiente. Aplica??es voltadas ? ci?ncia, engenharia, minera??o de dados e simula??es de eventos naturais s?o alguns exemplos de aplica??es que requerem alta vaz?o de dados. Clusters Linux e sistemas de arquivos distribu?dos, geralmente s?o utilizados nestes cen?rios. Entretanto, sistemas de arquivos distribu?dos ditos tradicionais, como NFS, n?o s?o adequados para aplica??es intensivas em dados. A arquitetura centralizada limita o desempenho e escala da aplica??o. Com base nisso, v?rios sistemas de arquivos paralelos foram concebidos com o objetivo de amenizar o gargalo criado no acesso aos dados. Dentre esses sistemas, destaca-se o Lustre, sistema de arquivos paralelos amplamente utilizado pela comunidade de alto desempenho. Neste trabalho, realiza-se uma avalia??o do Lustre sobre um cluster Linux de pequena escala. A avalia??o tem por objetivo identificar quais fatores afetam o desempenho do sistema de arquivos, e como o mesmo se comporta sob cargas de trabalho t?picas de aplica??es paralelas. Os resultados obtidos mostraram que o Lustre ? um sistema de arquivos adequado para todas as classes de aplica??es avaliadas. Entretanto, para se obter bom desempenho ? importante tornar os acessos, realizados pelos processos, cont?guos dentro do arquivo. Dessa forma, ? poss?vel aproveitar os recursos fornecidos pelo Lustre, como cache cliente e read-ahead.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 397342.pdf: 6244320 bytes, checksum: 1ad9082d42e6883bb7678a8782a81d49 (MD5) Previous issue date: 2006-01-27 / No desenvolvimento de aplica??es paralelas, al?m da an?lise de aspectos ligados ao desempenho, torna-se tamb?m importante a an?lise das propriedades funcionais do sistema para garantir, por exemplo, que a estrat?gia de paraleliza??o escolhida ? adequada ao problema sendo abordado, ou que ela pode convergir para um resultado esperado, ou mesmo para identificar a possibilidade de um cen?rio de bloqueio na computa??o. A garantia de corre??o sobre o modelo de uma aplica??o paralela, al?m de aumentar o grau de confian?a nos resultados, pode tamb?m ser um fator de economia, j? que possibilita a redu??o no tempo despendido no desenvolvimento e depura??o da aplica??o. Por?m, uma vez identificados os problemas e corre??es no modelo analisado, ainda existe a necessidade de se mapear as mudan?as necess?rias ? aplica??o original. Nesse sentido, verifica??o formal e gera??o autom?tica de c?digo podem ser utilizadas como ferramentas complementares durante o desenvolvimento, possibilitando tanto a an?lise do comportamento do sistema quanto a r?pida gera??o do c?digo correspondente ao modelo proposto. Este trabalho apresenta o uso de Gram?tica de Grafos Baseada em Objetos (GGBO) para a constru??o de aplica??es paralelas, a partir da defini??o de um m?todo de tradu??o de modelos GGBO para c?digo C, utilizando MPI como plataforma de comunica??o.

Os elevados níveis de potência e desempenho solicitados pelas presentes e futuras aplicações de conversores estáticos de potência podem ser atingidos pela interconexão de unidades básicas menores (multiconversor). Com a utilização de uma estratégia de controle adequada consegue-se não apenas a potência total desejada e sua correta divisão entre as várias unidades básicas como também uma redução no conteúdo harmônico das correntes e tensões resultantes. Neste trabalho, algumas topologias de multiconversores monofásicos do tipo fonte de tensão são modeladas, analisadas e comparadas quanto às solicitações de corrente e tensão nos diversos componentes, e quanto ao espectro da corrente resultante. Desta discussão conclui-se que a \"Conexão em Paralelo de Conversores Sem Transformador\" (PCTL- parallel connection/transformerless) é viável, levando-se em conta as demais topologias e a tecnologia disponível em semicondutores de potência. A análise do modelo matemático e da matriz de controlabilidade do caso PCTL trifásico resulta em métodos de desacoplamento das entradas do multiconversor. Baseando-se nestes métodos, são propostas três estratégias de controle utilizando controladores de corrente monofásicos individuais. Dois deles utilizam PWM com portadora triangular, e o outro, um PWM por banda de tolerância. Para um dos casos, baseados em PWM a portadora triangular, propõe-se um processo de minimização de harmônicos de corrente, injetando-se à referência de cada modulador PWM um sinal de \"seqüência zero instantânea\", obtido a partir da solução de um problema de otimização. Para o caso baseado em banda de tolerância, conseguem-se satisfazer os critérios de desacoplamento pela sincronização e igual defasagem das funções de chaveamento dos diversos conversores via malhas PLL, e também pela injeção de uma corrente fictícia de \"seqüência zero instantânea\" às referências do controlador de corrente. Para os controladores propostos, discute-se a operação do PCTL durante a ocorrência de falhas ou manutenção. Apenas os conversores do tipo fonte de tensão são abordados neste trabalho. / The high power and performance levels required for the present and future power electronics converters can be achieved by connecting a set of smaller power units (multiconverter). By using appropriate control, not only perfect sharing of the power among the converters, but also harmonics reduction is obtained. This thesis presents, analyses and compares some multiconverter topologies, based on the values of the voltages and currents in the main components and in the spectra of the resulting current. As a result, the transformerless parallel connection of converters PCTL is shown to be a feasible solution, taking into account the existing power devices technology. The analysis of the three phase PCTL model and its controllability matrix suggests methods for decoupling the PCTL inputs. This results in two methods using carrier based current controller and one method using a \"tolerance band (TB)\" based controller. For the carrier based one, the injection of an optimized zero sequence reference voltage produces a reduction in the ripple of the individual currents. For the tolerance based one, the inputs coupling is reduced by the use of PLL synchronized PWM and by the injection of a \"fictitious zero sequence current in the TB controller. The operation of the PCTL under faults and maintenance condition is discussed. Only the voltage source converter is studied here.

Este trabalho estuda as propriedades de resistência e rigidez de elementos estruturais roliços de madeira. Para a determinação dos módulos de elasticidade longitudinal (MOE), transversal (G) e de resistência das peças (MOR), são realizados ensaios de flexão estática e de compressão paralela às fibras das espécies Pinus elliottii, Pinus caribaea var. caribaea e Eucalyptus citriodora, em elementos estruturais e em corpos-de-prova de dimensões reduzidas. Os resultados apontam que a partir da relação vão/diâmetro = 18, na flexão estática, é possível desconsiderar as deformações decorrentes do cisalhamento no cálculo de MOE. Indicam também que há diferenças entre MOE na flexão para peças estruturais e para corpos-de-prova de dimensões reduzidas, o mesmo acontecendo para os valores obtidos nos ensaios de compressão paralela para MOE e MOR. Conclui-se que, para as peças estudadas, a relação E/20 não é um bom estimador para G, e que é recomendável o estabelecimento de metodologia de ensaio específica para peças estruturais roliças, sendo sugerido um método ao final deste trabalho. / The aim of this work is the determination of stiffness and strength properties of structural round timber. Static bending and compression parallel to grain tests were carried out to obtain modulus of elasticity (MOE), shear modulus (G) and modulus of rupture (MOR). The results suggest that, in bending test, there is no influence in MOE determination due to shear deflection at span/diameter ratio = 18 or more. There is difference in MOE results for structural round timber and for small clear specimen in bending tests, and the same occurs for MOE and MOR in compression parallel to grain tests. Finally, to this structural round timber, the MOE/20 ratio is not recommended to estimate G, and is commendable the establishment of specific structural round timber test methodology, as suggested in this study.

Existem atualmente diversas propostas para integração de dispositivos móveis em uma grade computacional, porém vários problemas são observados em tais ambientes. Esta dissertação mantém o foco em um problema, a restrição sobre a quantidade de energia despendida na execução das aplicações, ao utilizar esses dispositivos móveis como provedores de recursos em uma grade computacional que fornece processamento para aplicações paralelas. Para tanto, este trabalho propõe um método para estimar o consumo de energia das aplicações considerando que elas utilizam um determinado conjunto de operações as quais estão presentes na grande maioria das aplicações paralelas (operações matemáticas e alocação de memória). Com base no método proposto, dois dispositivos móveis foram estudados e foi criada uma representação do consumo de energia utilizando-se de métodos de regressão. Para validar os modelos, duas aplicações foram analisadas e o consumo de energia real foi comparado ao consumo estimado. O modelo criado apresentou resultados próximos ao medido, mostrando um aumento entre 6% e 14,24% em relação ao resultado medido. / Nowadays, there are different proposals to integrate mobile devices in a computational grid, although several problems are introduces. This dissertation focus on the energy limitation problem when using mobile devices to provide resources, such as processing power to run parallel applications. It also proposes a method to estimate energy consumption for a task that needs to be executed in this environment. To achieve this goal two mobile devices were used as a test case and a representation of its energy consumption was created running benchmarks and using regression techniques. To validate the model created, two applications were executed and had the measured values compared to the estimated ones. The estimation showed a raise between 6 and 14.24 percent.

Esta Dissertação apresenta um modelo de paralelismo de grão fino para utilização em aplicações baseadas em objetos distribuídos. A pesquisa é desenvolvida sobre o modelo de distribuição de objetos da linguagem DPC++, uma extensão de C++ concebida na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A motivação para o desenvolvimento deste modelo é a crescente disponibilidade de arquiteturas multiprocessadas e de tecnologias de comunicação de alto desempenho, o que permite o aproveitamento eficiente de um nível de concorrência de menor granularidade. O objetivo do trabalho é integrar de forma adequada e eficiente a utilização de tal nível de concorrência no modelo original de distribuição de objetos de DPC++, permitindo que as aplicações desenvolvidas com a linguagem possam explorar ao máximo o poder computacional oferecido pelas arquiteturas citadas. Como principais características, o modelo proposto apresenta a capacidade de concorrência entre os métodos de um mesmo objeto distribuído e a introdução de um mecanismo de sincronização baseado na semântica de monitores. Os resultados obtidos com a implementação de uma aplicação de geração de fractais de Mandelbrot demonstram que, em termos de desempenho, o modelo apresentado efetivamente atinge seus objetivos. Além disso, a extinção a sintaxe original de programação de DPC++ revela importante contribuição no sentido de aumentar o poder de expressão da linguagem para o desenvolvimento de aplicações paralelas. / This Thesis presents a fine-grain concurrency model for applications based on distributed objects. The basis for the development of this research is the model of distribution of objects presented by the language DPC++, an extension of C++ conceived at the Federal University of Rio Grande do Sul. The motivation for the development of this model is the growing availability of multiprocessor architectures and high-performance communication technologies, which allows for the efficient use of a finer grain of concurrency. The purpose of this work is to efficiently integrate such level of concurrency into the original model of distribution of objects of DPC++, making it possible for the applications developed with the language to thoroughly explore the computational power offered by the mentioned architectures. As main features the proposed model presents the possibility of concurrency between the methods of a single distributed object and the introduction of a synchronisation mechanism based on the semantics of monitors. The results obtained with the implementation of aMandelbrot fractal generation application showthat, in relation to performance, the presented model effectively reaches its purposes. In addition, the extension to the original programming sintax of DPC++ reveals an important contribution towards a higher expressivity degree in the development of parallel applications.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-01-06T16:59:11Z No. of bitstreams: 2 Tese - Walid Abdala Rfaei Jradi - 2016.pdf: 5339936 bytes, checksum: 0a0a6bdc4791ee31c229b5175ae3af03 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-01-09T09:29:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Walid Abdala Rfaei Jradi - 2016.pdf: 5339936 bytes, checksum: 0a0a6bdc4791ee31c229b5175ae3af03 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-09T09:29:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Walid Abdala Rfaei Jradi - 2016.pdf: 5339936 bytes, checksum: 0a0a6bdc4791ee31c229b5175ae3af03 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present work studies and proposes GPU-based parallel algorithms and implementations for the problem of macroscopic assignment of urban traffic on large-scale networks, promoting an in-depth investigation on each sub-problem that must be efficiently solved during the traffic assignment process. Among the main contributions of this work, there are: 1) the first GPU-based algorithm for the enumeration of chordless cycles; 2) a new parallel GPU-based shortest path algorithm that takes advantage of some common properties of urban traffic networks; a refinement in the parallel reduction implementation proposed by one of the leaders in the GPU market, which resulted in a 2.8x speedup relative to its original version; and finally, 3) a parallel algorithm for the macroscopic traffic assignment problem, 39x faster than the equivalent sequential approach when applied to large scale networks. The main goal of this thesis is to contribute to the extension of the PET-Gyn software, proposing efficient GPU data structures and parallel algorithms for a faster resolution of two well known problems in the literature: The Traffic Assignment Problem (TAP) and the Enumeration of Chordless Cycles. When applied to difficult input sets, the performed experiments showed a clear advantage of the parallel algorithms over their sequential versions. / O presente trabalho estuda e propõe algoritmos e implementações paralelas baseadas em GPU para o problema de alocação macroscópica de tráfego urbano em redes de grande porte, promovendo uma investigação aprofundada de cada sub-problema que deve ser resolvido de forma eficiente durante o processo de atribuição de tráfego. Entre as principais contribuições deste trabalho, estão: 1) o primeiro algoritmo baseado em GPU para a enumeração de ciclos sem corda; 2) um novo algoritmo de caminho mínimo paralelo que tira vantagem de algumas propriedades comuns das redes de tráfego urbano; Um refinamento na implementação de redução paralela proposta por um dos líderes no mercado de GPU, o que resultou em uma aceleração de 2,8x em relação à sua versão original; 3) e, finalmente, um algoritmo paralelo para o problema de alocação macroscópica de tráfego, 39x mais rápido do que a abordagem equivalente sequencial quando aplicado a redes de larga escala. O objetivo principal desta tese é de contribuir para a expansão do software PET-Gyn, propondo estruturas de dados de GPU eficientes e algoritmos paralelos para uma resolução mais rápida de dois problemas bem conhecidos na literatura: O Problema de Alocação de Tráfego e a Enumeração de Ciclos sem Corda. Quando aplicados a conjuntos de entrada difíceis, os experimentos realizados mostraram uma clara vantagem dos algoritmos paralelos sobre suas versões sequenciais.