Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-12-09T12:17:20Z
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Previous issue date: 2012 / A computação em cluster tem sido amplamente utilizada como uma
alternativa de relativo baixo custo para processamento paralelo em aplicações
científicas. Com a utilização do padrão de interface de troca de mensagens (MPI, do
inglês Message-Passing Interface), o desenvolvimento tornou-se ainda mais
acessível e difundido na comunidade científica. Uma tendência mais recente é a
utilização de Unidades de Processamento Gráfico (GPU, do inglês Graphic
Processing Unit), que são poderosos coprocessadores capazes de realizar centenas
de instruções ao mesmo tempo, podendo chegar a uma capacidade de
processamento centenas de vezes a de uma CPU. Entretanto, um microcomputador
convencional não abriga, em geral, mais de duas GPUs. Portanto, propõe-se neste
trabalho o desenvolvimento e avaliação de uma abordagem paralela híbrida de baixo
custo na solução de um problema típico da engenharia nuclear. A ideia é utilizar a
tecnologia de paralelismo em clusters (MPI) em conjunto com a de programação de
GPUs (CUDA, do inglês Compute Unified Device Architecture) no desenvolvimento
de um sistema para simulação do transporte de nêutrons, através de uma blindagem
por meio do Método Monte Carlo. Utilizando a estrutura física de cluster composto
de quatro computadores com processadores quad-core e 2 GPUs cada, foram
desenvolvidos programas utilizando as tecnologias MPI e CUDA. Experimentos
empregando diversas configurações, desde 1 até 8 GPUs, foram executados e
comparados entre si, bem como com o programa sequencial (não paralelo).
Observou-se uma redução do tempo de processamento da ordem de 2.000 vezes
quando se comparada a versão paralela de 8 GPUs com a versão sequencial. Os
resultados aqui apresentados são discutidos e analisados com o objetivo de
destacar ganhos e possíveis limitações da abordagem proposta. / Cluster computing has been widely used as a low cost alternative for parallel
processing in scientific applications. With the use of Message-Passing Interface
(MPI) protocol development became even more accessible and widespread in the
scientific community. A more recent trend is the use of Graphic Processing Unit
(GPU), which is a powerful co-processor able to perform hundreds of instructions in
parallel, reaching a capacity of hundreds of times the processing of a CPU. However,
a standard PC does not allow, in general, more than two GPUs. Hence, it is
proposed in this work development and evaluation of a hybrid low cost parallel
approach to the solution to a nuclear engineering typical problem. The idea is to use
clusters parallelism technology (MPI) together with GPU programming techniques
(CUDA – Compute Unified Device Architeture) to simulate neutron transport through
a slab using Monte Carlo method. By using a cluster comprised by four quad-core
computers with 2 GPU each, it has been developed programs using MPI and CUDA
technologies. Experiments, applying different configurations, from 1 to 8 GPUs has
been performed and results were compared with the sequential (non-parallel)
version. A speed up of about 2.000 times has been observed when comparing the 8-
GPU with the sequential version. Results here presented are discussed and
analysed with the objective of outlining gains and possible limitations of the proposed
approah.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:carpedien.ien.gov.br:ien/538 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | MORAES, Sérgio Ricardo dos Santos |
| Contributors | MÓL, Antônio Carlos de Abreu, LAPA, Celso Marcelo Franklin, BAPTISTA, Rafael Pereira, PEREIRA, Cláudio Márcio do Nascimento Abreu |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional do IEN, instname:Instituto de Engenharia Nuclear, instacron:IEN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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