Saltar al contingut Menu
Mapa
  • Inici
  • Informació
  • Contacte
  • Mapa

Multiprocessadors (MP)

Crèdits Dept.
7.5 (6.0 ECTS) AC

Professors

Responsable:  (-)
Altres:(-)

Objectius Generals

Coneixement de conceptes bàsics sobre multiprocessadors: terminologia, estructura, les seves problemàtiques principals i solucions més freqüents.

L'objectiu és conèixer els tipus de sistemes actualment en ús per a saber com fer-los servir adequadament.

Desenvolupar una actitud crítica a l'anàlisi del funcionament real d'aquests sistemes que permeti millorar el rendiment que s'obté d'ells.

Objectius Específics

Coneixements

  1. Paral·lelisme i estructures de sistemes multiprocessadors
  2. Models de programació: memòria compartida (OpenMP) i pas de missatges (MPI)
  3. Coherència i consistència: Sistemes basats en bus i en directori
  4. Sincronització i implementació dels models de programación
  5. Xarxes d"interconnexió
  6. Sistemes Operatius per a multiprocessadors: Planificació.
  7. Exemples d"alguns sistemes reals.

Habilitats

  1. Escriure programes paral·lels senzills tant en OpenMP com en MPI o conjuntament.
  2. Analitzar el rendiment dels mateixos i justificar/explicar els efectes observats.
  3. Identificar a priori potencials limitacions (colls d'ampolla) d'un sistema i estimar la importància dels mateixos per a un determinat ús de la màquina.

Competències

  1. Honestedat amb sí mateixos: tenir clar el que se sap amb certesa i el que és especulació o hipòtesi encara no demostrada. Saber treure el millor partit possible d"un coneixement que sempre serà parcial.
  2. Capacitat d"especular amb possibles causes d"un comportament observat. Dissenyar experiments o fer mesures que puguin recolzar o desmentir les hipòtesis.
  3. Treball en grups petits.

Continguts

Hores estimades de:

T P L Alt L Ext. Est A Ext.
Teoria Problemes Laboratori Altres activitats Laboratori extern Estudi Altres hores fora d'horari fixat

1. Paral·lelisme i multiprocessadors
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 2,0 0 0 0 2,0 0 6,0
Paral·lelisme: Concepte, sobrecàrrega generació de treball, sincronització, balanceig, llei d'amdahl.
Multiprocessadors: Estructures bàsiques, top500.
Models de programació: estructures de l'espai de direccions i que impliquen en quant a la forma de paral·lelitzar un codi.

2. OpenMP
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
4,0 4,0 0 0 0 4,0 0 12,0
Descripció del llenguatge.Exemple de l'efecte de cada directiva en l'activitat de cada thread.
Implementació: Compilador i run time.

3. MPI
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
4,0 4,0 0 0 0 4,0 0 12,0
Descripció de les primitives: Punt a punt i col·lectives.Exemple de l'efecte de les primitives a l'activitat de cada procés.
Implementació del run time.

4. Coherència i consistència en multiprocessadors de memòria compartida
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
6,0 6,0 0 0 0 6,0 0 18,0
Problemàtica: el concepte de temps.
Solucions bàsiques per a garantir coherència a sistemes basats en bus i sistemes basats en directori.
Solucions avançades: buffering de les peticions, caches multinivell, busos de cicle partit.

5. Sincronització
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 2,0 0 0 0 2,0 0 6,0
Algoritmes de sincronització (exclusió mútua, punt a punt i barreres) i la seva interacció amb el mecanisme de coherència.

6. Xarxes d'interconnexió
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
4,0 4,0 0 0 0 4,0 0 12,0
Components.
Topologies.
Algoritmes d'encaminament.
Estratègies de commutació.
Control de flux.
Interfície de xarxa.

7. Sistemes Operatius per a multiprocessadors
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 2,0 0 0 0 2,0 0 6,0
Mal·leabilitat.
Polítiques de planificació de treballs a llarg termini.
Polítiques de planificació de processadors a curt/mig termini.
Coordinació entre nivells.
Gestió de memòria: col·locació de pàgines.

8. Alguns sistemes reals
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
4,0 0 0 0 8,0 0 0 12,0
Selecció d'un parell de multiprocessadors actuals i descripció de la seva estructura i funcionament en relació amb els conceptes descrits durant el curso
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Selecció d'un altre multiprocessador no descrit a classe i realització d'un treball descrivint les seves opcions de disseny relacionant-les amb les estructures vistes a classe.

9. Anàlisi del rendiment
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
0 0 6,0 0 0 6,0 0 12,0

  • Laboratori:
    Visualització i anàlisi amb Paraver: Navegació, fitxers de configuració (mètriques: estat, funcions de usuari i run time, derivades de contadors hardware,...). Aplicació a programa seqüencial, OpenMP i MPI. Obtenció de traces.

10. Paral·lelització amb OpenMP
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
0 0 6,0 0 0 6,0 0 12,0

  • Laboratori:
    Paral·lelització d'una font seqüencial donada amb OpenMP. Optimització del rendiment. Ajust dels resultats mitjançant la llei d'Amdahl.

11. Paral·lelització amb MPI
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
0 0 6,0 0 0 6,0 0 12,0

  • Laboratori:
    Paral·lelització d'una font seqüencial donat amb MPI. Optimización del rendiment. Ajust dels resultats mitjançant la llei d'Amdahl.

12. Programació de primitives bàsiques de comunicació/sincronització
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
0 0 6,0 0 6,0 0 0 12,0

13. Conceptes avançats
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
6,0 4,0 0 0 0 6,0 0 16,0
Descripció d'aspectes avançats en tots els temes anteriors: Paral·lelisme multinivell a OpenMP, Comunicacions One-sided a MPI, MPI+OpenMP, Sistemes de consistència relaxada, SDSM.


Total per tipus T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
34,0 28,0 24,0 0 14,0 48,0 0 148,0
Hores addicionals dedicades a l'avaluació 4,0
Total hores de treball per l'estudiant 152,0

Metodologia docent

(-)

Mètode d'avaluació

Es realitzarà un examen de l'assignatura, amb una part d'una hora sense apunts i la resta amb apunts. Es puntua de 0 a 10.

Per a les tres pràctiques obligatòries és necessari entregar una petita memòria. A partir d'ella i el seguiment a classe de laboratori es valorarà cada pràctica entre 0 i 3 (enter). La nota de Pràctiques és la nota promig de les tres.

La nota final s'obté de la següent manera:
- Si s'han entregat les tres pràctiques i la mitja de les tres és superior a 0, aleshores: Final = min(10, Examen + Pràctiques/2)
- En cas contrari (si no s'han entregat les tres, o es té un 0 de les tres): Final = Examen / 2

Bibliografía bàsica

  • David E. Culler, Jaswinder Pal Singh Parallel computer architecture : a hardware/software approach, Morgan Kaufmann Publishers, 1999.

Bibliografía complementària

(Informació no introduïda)

Enllaços web

  1. http://www.openmp.org
    Pagina de OpenMP y Manuales


  2. http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/
    Pagina de MPI y manuales


  3. http://www.netlib.org/utk/papers/mpi-book/mpi-book.html
    Referencia MPI


  4. http://people.ac.upc.es/jesus/multiprocesadores
    Transparencias de clase


Capacitats prèvies

(-)


Compartir
Share

 
logo FIB © Facultat d'Informàtica de Barcelona - Contacte - RSS
Aquest web utilitza cookies pròpies per oferir una millor experiència i servei. En continuar amb la navegació entenem que acceptes la nostra política de cookies.
Versió clàssica Versió mòbil