Laboratorio de Arquitecturas Avanzadas de Computadores

Curso 2010/11

Índice

• 1. Profesores
• 2. Objetivos
• 3. Temario
• 4. Prácticas
• 5. Trabajos optativos
• 6. Evaluación
• 7. Bibliografía

1. Profesores

• Alberto Sánchez Campos
  • Despacho: 2011-B Ampliación Rectorado
  • Email: alberto.sanchez |arroba| urjc.es
  • Tutorias:
    • Martes: 10:30 a 13:30
    • Miércoles: 10:30 a 13:30
• Marcos Novalbos Mendiguchía
  • Despacho: 2011-C Ampliación Rectorado
  • Email: marcos.novalbos |arroba| urjc.es
  • Tutorias:
    • Miércoles: 10:30 a 13:30
    • Jueves: 10:30 a 13:30

2. Objetivos

Los objetivos de esta asignatura se centran en introducir al alumno en el funcionamiento, ventajas e inconvenientes de las arquitecturas de alto rendimiento, permitiéndole diseñar y proporcionar soluciones que aprovechen las diferentes capacidades y enfoques de las mismas.

Se pretende dar a la asigntura un enfoque práctico de forma que los alumnos sean capaces de sacar el máximo rendimiento de las arquitecturas con las que vayan a trabajar en su vida profesional. Para ello se realizarán prácticas tanto de sistemas de memoria compartida como de memoria distribuida para la realización de aplicaciones paralelas. Esta parte de programación paralela será uno de los puntos fuertes de la asignatura, pues se está introduciendo cada vez con más fuerza en múltiples campos tanto de investigación como de desarrollo en las empresas.

3. Temario

• Tema 1. Introducción al paralelismo y a arquitecturas que lo soportan
• Tema 2. Arquitecturas de memoria compartida y multicore
• Tema 3. Clusters de Computadores Personales
• Tema 4. Computación grid y cloud
• Tema 5. Programación basada en memoria compartida
• Tema 6. Programación basada en paso de mensajes

4. Prácticas

A lo largo del curso se realizarán dos prácticas obligatorias con el objetivo de desarrollo una aplicación paralela sobre distintas arquitecturas. El alumno puede plantear la práctica que desee realizar. Como ejemplo de aplicaciónes se proponen:

• Filtrado de video.
• Compresión de imágenes volumétricas.
• Sistema de ficheros paralelo.
• Almacén de datos.
• Multiplicación de matrices de gran dimensión.
• Resolución de sudokus samurais.
• Middleware para cluster heterogéneos: Monitor en tiempo real.
• API de programación de paso de mensajes.

• Compilar la práctica delante de los profesores.
• Que el ejecutable generado realice "todas" las funciones pedidas.
• Que el ejecutable compile y funcione sin la intervención del profesor.
• Memoria con las siguientes secciones:
  • Explicación del diseño seguido para la implementación (incluir diseños rechazados y explicación del rechazo)
  • Pasos seguidos para la implementación (gprof, ley de ahmdal, errores...)
  • Conclusiones
  • No incluir: Código fuente, a menos que sea indispensable para explicar alguna mejora concreta.

Requisitos para subir más de un 5:

• Pruebas realizadas en varias máquinas/arquitecturas.
• Interfaz gráfica (configuración del programa, gráficas...).
• Configurable mediante ficheros de configuración.
• Buen diseño.
• Gestión de errores.
• 7 Evaluación en la memoria que demuestre los beneficios e inconvenientes jugando con diversos parámetros (número de nodos de trabajo, tamaño de bloques de trabajo...)
• Extras añadidos por el alumno.
• Optimización en el paso de mensajes (para prácticas en cluster)

• Sistemas de memoria compartida
  • Objetivos
• Cluster homogéneo de computadores
  • Objetivos
  • Ejemplo introductorio de MPI
  • Tutorial breve de MPI en español (pdf)
  • Tutorial extenso de MPI en inglés (pdf)
  • Enlace a OpenMPI, Tutoriales y ejemplos.
  • Enlace a MPI Forum
  • Configuración de las cuentas para trabajar con MPI Configuración

5. Trabajos optativos

Además de las prácticas obligatorias se propone la realización de una serie de trabajos que servirán al alumno completar la nota de la asignatura.

El alumno podrá presentar un trabajo a lo largo del curso consistente en una memoria (máximo 10 páginas) en la que se describa la arquitectura o herramienta seleccionada. Además se debe realizar una presentación de 20 minutos sobre el mismo (1,5 puntos). Los trabajos propuestos son los siguientes:

1. Procesador Cell. Ejemplo de arquitectura (ej. PS3).
2. Intel QuadCore
3. Xenon (Xbox 360)
4. Procesador UltraSPARC RK (Rock)
5. SGI Altix 4000
6. IBM Cluster 1600
7. Arquitectura GPUs NVIDIA Tesla/8800
8. GPGPU & Cuda
9. OpenMP
10. Globus Toolkit
11. Open Mosix
12. Se admiten propuestas de los alumnos.

6. Evaluación

• Presentar la práctica en clase antes de la fecha indicada para cada una de ellas.
• Aprobar el examen oral que se realizará en el laboratorio en el momento de la entrega.
• Presentar la memoria explicativa de la práctica cumpliendo los objetivos propuestos en cada caso.

7. Bibliografía

Niagara II: The Hydra Returns, David Kanter. Real World Technologies.

The Grid 2: Blueprint for a New Computing Infrastructure, Ian Foster y Carl Kesselman. Morgan Kaufmann; 2 edition.

Arquitectura de Computadores, Julio Ortega, Mancia Anguita, Alberto Prieto. Ed. Thomson.

Parallel Programing, Barry Wilkinson, Michael Allen. Prentice Hall, 1999.

Parallel Programin with MPI, Peter Pacheco. Editorial Mogan Kaufman, 1997.

Using MPI: Portable Parallel Programming with the Message Passing Interface, William Gropp, Ewing Lusk, Anthony Skjellum. Editorial MIT Press, 1999.

Advanced Computer Architecture. A Design Space Approach, Derso Sima, Terence Fountain, Peter Kacsuk. Addison wesley, 1997.