Computação em nuvem é um novo paradigma, onde recursos computacionais são disponibilizados como serviços. Neste cenário, o usuário não tem a necessidade de adquirir infraestrutura, ele pode alugar os recursos de um provedor e usá-los durante um certo período de tempo. Além disso, o usuário pode facilmente alocar e desalocar quantos recursos ele desejar, num ambiente totalmente elástico. O usuário só é cobrado pelo efetivo uso que for feito dos recursos alocados, isso significa que ele somente pagará pelo que for utilizado. Por outro lado, usuários de processamento de alto desempenho (PAD) tem a necessidade de utilizar grande poder computacional como uma ferramenta de trabalho. Para se ter acesso a estes recursos, são necessários investimentos financeiros adequados para aquisição de sistemas para PAD. Mas, neste caso, duas situações podem incorrer em problemas. O usuário necessita ter acesso aos recursos financeiros totais para adquirir e manter um sistema para PAD, e esses recusros são limitados. O propósito dessa dissertação é avaliar se o paradigma de computação em nuvem é um ambiente viável para PAD, verificando se este modelo de computação tem a capaciodade de prover acesso a ambientes que podem ser utilizados para a execução de aplicações de alto desempenho, e também, se o custo benefício apresentado é melhor do que o de sistemas tradicionais. Para isso, todo o modelo de computação em nuvem foi avaliado para se identificar quais partes dele tem o potencial para ser usado para PAD. Os componentes identificados foram avaliados utilizando-se proeminentes provedores de computação em nuvem. Foram analisadas as capacidades de criação de ambientes de PAD, e tais ambientes tiveram seu desempenho analisado através da utilização de técnicas tradicionais. Para a avaliação do custo benefício, foi criado e aplicado um modelo de custo. Os resultados mostraram que todos os provedores analisados possuem a capacidade de criação de ambientes de PAD. Em termos de desempenho, houveram alguns casos em que os provedores de computação em nuvem foram melhores do que um sistema tradicional. Na perspectiva de custo, a nuvem apresenta uma alternativa bastante interessante devido ao seu modelo de cobrança de acordo com o uso. Como conclusão dessa dissertação, foi mostrado que a computação em nuvem pode ser utilizada como uma alternativa real para ambientes de PAD. / Cloud computing is a new paradigm, where computational resources are offered as services. In this context, the user does not need to buy infrastructure, the resources can be rented from a provider and used for a period of time. Furthermore the user can easily allocate as many resources as needed, and deallocate them as well, in a totally elastic environment. The resources need to be paid only for the effective usage time. On the other hand, High-Performance Computing (HPC) requires a large amount of computational power. To acquire systems capable for HPC, large financial investments are necessary. Apart from the initial investment, the user must pay the maintenance costs, and has only limited computational resources. To overcome these issues, this thesis aims to evaluate the cloud computing paradigm as a candidate environment for HPC. We analyze the efforts and challenges for porting and deploy HPC applications to the cloud. We evaluate if this computing model can provide sufficient capacities for running HPC applications, and compare its cost efficiency to traditional HPC systems, such as clusters. The cloud computing paradigm was analyzed to identify which models have the potential to be used for HPC purposes. The identified models were then evaluated using major cloud providers, Microsoft Windows Azure, Amazon EC2 and Rackspace and compare them to a traditional HPC system. We analyzed the capabilities to create HPC environments, and evaluated their performance. For the evaluation of the cost efficiency, we developed an economic model. The results show that all the evaluated providers have the capability to create HPC environments. In terms of performance, there are some cases where cloud providers present a better performance than the traditional system. From the cost perspective, the cloud presents an interesting alternative due to the pay-per-use model. Summarizing the results, this dissertation shows that cloud computing can be used as a realistic alternative for HPC environments.

Orientador: Marco Aurelio Amaral Henriques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T12:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Enomoto_Cristina_M.pdf: 856279 bytes, checksum: ce524a49db0f67734e28d8458d5deb0b (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Vários sistemas de grid e computação distribuída existentes só permitem a execução de aplicações com um fluxo de execução de tarefas básico, no qual é feita a distribuição das tarefas executadas em paralelo e depois a coleta de seus resultados. Outros sistemas permitem definir uma relação de dependências entre as tarefas, formando um grafo direcionado acíclico. Porém, mesmo com este modelo de fluxo de execução não é possível executar vários tipos de aplicações que poderiam ser paralelizadas, como, por exemplo, algoritmos genéticos e de cálculo numérico que utilizam algum tipo de processamento iterativo. Nesta dissertação é proposta uma linguagem de especificação para fluxo de execução de aplicações paralelas que permite um controle de fluxo de tarefas mais flexível, viabilizando desvios condicionais e laços com iterações controladas. A linguagem é baseada na notação XML (eXtensible Markup Language), o que lhe confere características importantes tais como flexibilidade e simplicidade. Para avaliar estas e outras características da linguagem proposta, foi feita uma implementação sobre o sistema de processamento paralelo JoiN. Além de viabilizar a criação e execução de novas aplicações paralelas cujos fluxos de tarefas contêm laços e/ou desvios condicionais, a linguagem se mostrou simples de usar e não causou sobrecarga perceptível ao sistema paralelo / Abstract: Many distributed and parallel systems allow only a basic task flow, in which the parallel tasks are distributed and their results collected. In some systems the application execution flow gives support to a dependence relationship among tasks, represented by a directed acyclic graph. Even with this model it is not possible to execute in parallel some important applications as, for example, genetic algorithms. Therefore, there is a need for a new specification model with more sophisticated flow controls that allow some kind of iterative processing at the level of task management. The purpose of this work is to present a proposal for a specification language for parallel application execution workflow, which provides new types of control structures and allows the implementation of a broader range of applications. This language is based on XML (eXtensible Markup Language) notation, which provides characteristics like simplicity and flexibility to the proposed language. To evaluate these and other characteristics of the language, it was implemented on the JoiN parallel processing system. Besides allowing the creation and execution of new parallel applications containing task flows with loops and conditional branches, the proposedlanguage was easy to use and did not cause any significant overhead to the parallel system / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Qumica / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_JeffersonFerreira_D.pdf: 2614838 bytes, checksum: 839b2ff15752c4919e502eaf94e81822 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: As indústrias vêm mudando profundamente nos últimos anos, principalmente para redução de consumo energético, melhoria na qualidade dos produtos e adequação às leis ambientais. Estas mudanças podem ser auxiliadas pelas técnicas de modelagem e simulação, incluindo o detalhamento do modelo em nível atômico, quando então recebe o nome de química computacional. Diversas ferramentas abrangendo todas as áreas de química computacional, em sua maioria gratuitas ou de domínio público, foram implementadas em um microcomputador e analisadas para aplicação no desenvolvimento de processos. Foi analisado também o desempenho computacional em função do sistema operacional, que apresentou diferenças no desempenho de até 353% para cálculos de ponto flutuante, 18% para acesso a memória RAM e 67% para acesso a disco. Para melhorar o desempenho computacional, foi elaborado o projeto de um ambiente computacional paralelo de alto desempenho, no qual o custo ficou limitado à aquisição de hardware, de fácil disponibilidade no mercado, sendo que os softwares utilizados são gratuitos ou de domínio público / Abstract: lndustries are changing in the last years, mainly for reduction of energy consumption, improvement in the product quality and adequacy to the environmental laws. These changes can be assisted by the modeling and simulation techniques, including the detailing of the model in atomic leveI, when then it receives the name of computational chemistry. Several tools enclosing all the areas of computational chemistry, in its mainly free or of public domain, had been implemented in a microcomputer and analyzed for application in the processes development. The computational performance in function of the operational system was also analyzed, that presented differences in the performance of up to 353% for floating-point calculations, 18% for access the RAM memory and 67% for access the hard disk. To improve the computational performance the project of high performance computer system was elaborated, in which the cost was limited the acquisition of the hardware, of easy availability in the market, being that software used is free or of public domain / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Paulo Cesar Centoducatte / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:59:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baldassin_AlexandroJose_D.pdf: 1596141 bytes, checksum: 265aa763c420b69f70d59ff687bd8ad9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A adoção dos microprocessadores com múltiplos núcleos de execução pela indústria semicondutora tem criado uma crescente necessidade por novas linguagens, metodologias e ferramentas que tornem o desenvolvimento de sistemas concorrentes mais rápido, eficiente e acessível aos programadores de todos os níveis. Uma das principais dificuldades em programação concorrente com memória compartilhada é garantir a correta sincronização do código, evitando assim condições de corrida que podem levar o sistema a um estado inconsistente. A sincronização tem sido tradicionalmente realizada através de métodos baseados em travas, reconhecidos amplamente por serem de difícil uso e pelas anomalias causadas. Um novo mecanismo, conhecido como memória transacional (TM), tem sido alvo de muita pesquisa recentemente e promete simplificar o processo de sincronização, além de possibilitar maior oportunidade para extração de paralelismo e consequente desempenho. O cerne desta tese é formado por três trabalhos desenvolvidos no contexto dos sistemas de memória transacional em software (STM). Primeiramente, apresentamos uma implementação de STM para processadores assimétricos, usando a arquitetura Cell/B.E. como foco. Como principal resultado, constatamos que o uso de sistemas transacionais em arquiteturas assimétricas também é promissor, principalmente pelo fator escalabilidade. No segundo trabalho, adotamos uma abordagem diferente e sugerimos um sistema de STM especialmente voltado para o domínio de jogos computacionais. O principal motivo que nos levou nesta direção é o baixo desempenho das implementações atuais de STM. Um estudo de caso conduzido a partir de um jogo complexo mostra a eficácia do sistema proposto. Finalmente, apresentamos pela primeira vez uma caracterização do consumo de energia de um sistema de STM considerado estado da arte. Além da caracterização, também propomos uma técnica para redução do consumo em casos de alta contenção. Resultados obtidos a partir dessa técnica revelam ganhos de até 87% no consumo de energia / Abstract: The shift towards multicore processors taken by the semiconductor industry has initiated an era in which new languages, methodologies and tools are of paramount importance to the development of efficient concurrent systems that can be built in a timely way by all kinds of programmers. One of the main obstacles faced by programmers when dealing with shared memory programming concerns the use of synchronization mechanisms so as to avoid race conditions that could possibly lead the system to an inconsistent state. Synchronization has been traditionally achieved by means of locks (or variations thereof), widely known by their anomalies and hard-to-get-it-right facets. A new mechanism, known as transactional memory (TM), has recently been the focus of a lot of research and shows potential to simplify code synchronization as well as delivering more parallelism and, therefore, better performance. This thesis presents three works focused on different aspects of software transactional memory (STM) systems. Firstly, we show an STM implementation for asymmetric processors, focusing on the architecture of Cell/B.E. As an important result, we find out that memory transactions are indeed promising for asymmetric architectures, specially due to their scalability. Secondly, we take a different approach to STM implementation by devising a system specially targeted at computer games. The decision was guided by poor performance figures usually seen on current STM implementations. We also conduct a case study using a complex game that effectively shows the system's efficiency. Finally, we present the energy consumption characterization of a state-of-the-art STM for the first time. Based on the observed characterization, we also propose a technique aimed at reducing energy consumption in highly contended scenarios. Our results show that the technique is indeed effective in such cases, improving the energy consumption by up to 87% / Doutorado / Sistemas de Computação / Doutor em Ciência da Computação

A CromoDinâmica Quântica (QCD) é a teoria quântica de campos que descreve as interações fortes entre quarks, que são os constituintes fundamentais das partículas do núcleo atômico. Devido ao caráter peculiar destas interações, o estudo da QCD não pode ser realizado pelos métodos usuais em teorias quânticas de campos, baseados em expansões perturbativas. O estudo não-perturbativo da QCD a partir de primeiros princípios torna-se possível através da formulação de rede da teoria, que equivale a um modelo de mecânica estatística clássica, para o qual podem ser realizadas simulações numéricas através de métodos de Monte Carlo. A área de simulações numéricas da QCD representa uma das maiores aplicações atuais da computação de alto desempenho, sendo realizada nos principais centros computacionais do mundo. As grandes exigências do trabalho de pesquisa nesta área contribuíram inclusive para o desenvolvimento de novas arquiteturas computacionais. O uso de processamento paralelo é vital nessas simulações, principalmente nos casos em que está envolvida a simulação da chamada QCD completa, onde se consideram os efeitos dos quarks dinâmicos. Vários pacotes contendo implementações de algoritmos para o estudo da QCD começam a ser disponibilizados por grupos de pesquisa na área. Nosso foco neste trabalho é voltado para o pacote MILC. Além de fazer uma descrição detalhada da forma de utilização deste pacote, realizamos aqui um acompanhamento da evolução dos métodos empregados, desde o Método de Monte Carlo aplicado no algoritmo de Metropolis até a elaboração do algoritmo RHMC, introduzido recentemente. Fazemos uma comparação de e_ciência entre o RHMC e o algoritmo R, que foi o mais utilizado por décadas. / Quantum ChromoDinamics (QCD) is the quantum field theory that describes the strong interactions between quarks, which are the fundamental constituents of particles in the atomic nucleus. Due to the peculiar characteristic of these interactions, the study of QCD cannot be carried out by usual methods in quantum field theory, which are based on pertubative expansions. The non-pertubative study of QCD from first principles becomes possible through the lattice formulation of the theory, which is equivalent to a classical statistical mechanics model, which in turn can be carried out by numerical simulations using Monte Carlo methods. The field of numerical simulations of QCD is one of the main applications of high performance computing, and is perfomed in most major computational centers around the world. The demanding requirements needed in this field led also to the development of new computational architectures. The use of parallel processing is vital in these types of simulations, especially in cases that involve what is known as full QCD, where the effects of dynamic quarks are taken into account. Several packages with algorithms implemented for the study of QCD have been recently made available by research groups in this field. The focus of this work is the MILC package. Here we make a detailed description of how to use this package and a follow up of the used methods, from the Monte Carlo method applied in the Metropolis algorithm up to the development of the RHMC algorithm, recently introduced. Comparisons are made between the e_ciency of RHMC and the R algorithm, which was the most used in the past decades.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-03-30T17:26:45Z No. of bitstreams: 1 elizabethribeiromello.pdf: 964968 bytes, checksum: cd37c296b8d64d60eab894c3169b3ff1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T02:55:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 elizabethribeiromello.pdf: 964968 bytes, checksum: cd37c296b8d64d60eab894c3169b3ff1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T02:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 elizabethribeiromello.pdf: 964968 bytes, checksum: cd37c296b8d64d60eab894c3169b3ff1 (MD5) Previous issue date: 2013-07-24 / O tema proposto neste trabalho tem como alvo a presença de elevados índices de reprovação no CIEP 386. O objetivo é conhecer os principais problemas enfrentados pelo CIEP 386 que justifiquem suas elevadas taxas de reprovação e, então, propor ações que possibilitem diminuí-las. Para tal utiliza-se o questionário contextual aplicado aos alunos do 3ª serie do Ensino Médio, quando da realização das provas do SAERJ (Sistema de Avaliação do Estado do Rio deJaneiro) de 2011 e dados administrativos, obtidos diretamente da secretaria da escola. Baseados nos resultados obtidos e na gestão escolar desenvolvida nesta unidade, traça-se um plano de ação educacional constituído por: reforço escolar para Português com o Projeto de Leitura e Produção Textual utilizando a tecnologia, nivelamento curricular e reforço escolar para o ensino de Matemática com jogos matemáticos, aulas práticas para Área de Ciências e suas Tecnologias, criação de um modelo de recuperação paralela, monitoramento dos resultados das avaliações externas e internas, promoção de uma campanha de valorização do espaço escolar visando um maior estímulo ao processo de aprendizagem, atingindo diretamente as principais partes envolvidas: professor e aluno.Todas as ações visam diminuir os índices de reprovação e, consequentemente, elevar a qualidade do ensino. / High rates of failure are a kind of the most problems that high school in Rio de Janeiro has been frequently faced. An important line of study now a days in education is to understand why these this rates are so high. The point of the view of this work is these results and after than the work is to propose actions that can do this rates go down. This project is made in CIEP 386. For this study the work uses the contextual questionnaire applied to students of 3rd grade of high school, when carrying out the tests in SAERJ (Evaluation System of the State of Rio de Janeiro), 2011 and administrative data obtained directly from the school office. Based on these results and the school management developed in this unit, the plan is to draw up an action plan educational that have: tutoring for Portuguese with Project Reading and Textual Production using technology, leveling curricular and school for teaching mathematics with mathematical games, classes for area Science and its technologies, creating a model of parallel recovery, monitoring the results of the external and internal evaluations, promoting a campaign appreciation of the school designed to further stimulate the learning process, directly affecting key stakeholders: teachers and students. All of this actions were choosing to raise the quality of education.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-03T14:15:37Z No. of bitstreams: 1 barbarademeloquintela.pdf: 17938706 bytes, checksum: 9ab0cb4d4226bdefe7051c92e73feec9 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:15:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barbarademeloquintela.pdf: 17938706 bytes, checksum: 9ab0cb4d4226bdefe7051c92e73feec9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barbarademeloquintela.pdf: 17938706 bytes, checksum: 9ab0cb4d4226bdefe7051c92e73feec9 (MD5) Previous issue date: 2011-01-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A Homogeneização por Expansão Assintótica (HEA) é uma técnica multiescala empregada ao cálculo de propriedades efetivas de meios contínuos com estrutura periódica. As principais vantagens desta técnica são a redução do tamanho do problema a resolver e a possibilidade de se empregar uma propriedade homogeneizada que guarda informações da microestrutura heterogênea. Quando associada ao Método dos Elementos Finitos (MEF), a HEA demanda o emprego de malhas que permitam a imposição de condições de contorno periódicas – sendo portanto necessário especificar tal particularidade quando da geração dos modelos em MEF. Tais modelos representam as células periódicas, que são volumes representativos do meio heterogêneo e, em alguns casos, apresentam uma complexidade geométrica e física que torna imprescindível o emprego de malhas com alto grau de refinamento – levando a um custo computacional significativo. Este trabalho tem por objetivo a obtenção de um programa em Elementos Finitos para a aplicação da HEA à Elasticidade em 3D, empregando técnicas de programação paralela. Foram desenvolvidas versões do programa em 2D: uma sequencial em C e duas paralelas empregando OpenMP e CUDA. Foi implementado com sucesso o programa HEA3D em uma versão sequencial, em linguagem FORTRAN e uma paralela, empregando OpenMP. Para validação dos programas, foram analisadas células periódicas bifásicas e os resultados apresentaram boa concordância com valores experimentais e numéricos disponíveis na literatura. A versão paralela obteve expressivos ganhos de desempenho, com acelerações de desempenho de até 5.3 vezes em relação a versão sequencial. / The Asymptotic Expansion Homogenization (AEH) is a multiscale technique applied to estimate the effective properties of heterogeneous media with periodical structure. The main advantages of this technique are the reduction of the problem size to be solved and the ability to employ an homogenized property that keeps information from the heterogeneous microstructure. In association with the Finite Element Method (FEM), the AEH requires the application of periodic boundary conditions, which must be taken into account during the generation of FE meshes. Such models represent periodic cells, which are representative volumes for heterogeneous media and, in some cases, present a geometric and physics complexity that demands refined meshes, leading to a significant computational cost. The aim of this work is to develop a parallel program that applies both FEM and AEH to estimate the elasticity properties of 3D bodies. A sequential version of the 2D program using C, and parallel versions using OpenMP and CUDA were implemented. A sequential version of the program, called HEA3D, was successfully implemented using FORTRAN. Also, a parallel version of the code was implemented using OpenMP. The validation of the codes consisted of comparisons of the numerical results obtained, with numerical and experimental data available in the literature, showing good agreement. Significant speedups were obtained by the parallel version of the code, achieving speedups up to 5.3 times over its sequential version.

Orientador: Pedro Jussieu de Rezende, Cid Carvalho de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:48:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kunigami_Guilherme_M.pdf: 3383647 bytes, checksum: 88687783446ea3564995daf2b1ecfd79 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nesta dissertação, realizamos um estudo extensivo de uma classe de problemas envolvendo mapas de símbolos proporcionais, através de programação linear inteira. Mapas de símbolos proporcionais são uma ferramenta cartográfica para a representação de eventos associados 'a intensidade e localização geográfica. Exemplos clássicos desses tipos de mapas são ocorrências de terremotos e populações de cidades. Devido 'a proximidade e ao tamanho dos símbolos, podem haver sobreposições entre eles. Na ocorrência dessas sobreposições, a decisão sobre quais símbolos ficarão por cima de outros, pode afetar a visibilidade dos símbolos em um desenho. Os problemas envolvendo mapas de símbolos proporcionais dos quais tratamos são restritos ao uso de círculos opacos como símbolos e consistem em decidir a ordem em que estes serão dispostos em vista das sobreposições, de forma a maximizar métricas associadas à qualidade visual desses mapas. Tratam-se, portanto, de problemas de otimização combinatória. Em nosso trabalho, apresentamos modelos de programação linear inteira para resolução de dois desses problemas, um deles foi provado pertencer à classe NP-difícil e o outro tem complexidade ainda não conhecida. Obtivemos resultados teóricos de combinatória poliédrica acerca dos modelos, o que resultou em diversas desigualdades definidoras de facetas que foram incorporadas aos modelos. Desenvolvemos ainda técnicas de pré-processamento que decompuseram as instâncias de entrada em um grande número de componentes de menor tamanho. Essas técnicas permitiram resolver de maneira ótima, pela primeira vez, diversas instâncias criadas a partir de dados reais. Ademais, descrevemos um trabalho que aborda um desses problemas através de uma heurística GRASP, ao qual também contribuímos / Abstract: In this dissertation, we present an extensive study of a class of problems involving proportional symbol maps, through integer linear programming. Proportional symbol maps are a cartographic tool to represent events associated to specified values and geographical coordinates. Classic examples of these maps include representation of earthquakes and city populations. Due to the size and proximity of the symbols, there may be overlap among them. In such case, deciding which symbols will be placed above others may result in maps with different visibility information. The problems dealing with proportional symbol maps we address restrict symbols to be opaque disks and consist of deciding the order of their placement in view of overlaps, so as to maximize metrics related to the visual quality of such maps. Therefore, these amount essentially to combinatorial optimization problems. In our work, we designed integer linear programming models to solve two of these problems, one proven to be NP-hard and the other of complexity yet unknown. We obtained theoretical results concerning these models, through polyhedral combinatorics, which allowed us to include several facet defining inequalities into these models. We also developed preprocessing techniques that successfully broke down the input instances into a large number of smaller components. These techniques lead, for the first time, to optimal solutions of several test instances created from real-world data. Furthermore, we describe work on a heuristic approach to one of these problems using GRASP, to which we also contributed / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

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.

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