Grupo de Computación Científica y Programación Paralela

Transcripción

1 Grupo de Computación Científica y Programación Paralela Universidad de Murcia domingo@um.es Reunión de proyecto de investigación, Valencia, noviembre 2009

2 Contents 1 El grupo 2 Líneas de trabajo 3 Resumen

3 Temas de investigación Modelado matemático y estadístico Algoritmos eficientes para resolver los modelos Paralelismo Modelado del tiempo de ejecución Optimización y autooptimización basada en el modelo Aplicación a: algoritmos, esquemas algorítmicos, problemas reales Adaptación a: multicomputadores, redes heterogéneas... Información Página del grupo: Publicaciones:

4 Temas de investigación Modelado matemático y estadístico Algoritmos eficientes para resolver los modelos Paralelismo Modelado del tiempo de ejecución Optimización y autooptimización basada en el modelo Aplicación a: algoritmos, esquemas algorítmicos, problemas reales Adaptación a: multicomputadores, redes heterogéneas... Información Página del grupo: Publicaciones:

5 Temas de investigación Modelado matemático y estadístico Algoritmos eficientes para resolver los modelos Paralelismo Modelado del tiempo de ejecución Optimización y autooptimización basada en el modelo Aplicación a: algoritmos, esquemas algorítmicos, problemas reales Adaptación a: multicomputadores, redes heterogéneas... Información Página del grupo: Publicaciones:

6 Temas de investigación Modelado matemático y estadístico Algoritmos eficientes para resolver los modelos Paralelismo Modelado del tiempo de ejecución Optimización y autooptimización basada en el modelo Aplicación a: algoritmos, esquemas algorítmicos, problemas reales Adaptación a: multicomputadores, redes heterogéneas... Información Página del grupo: Publicaciones:

7 Temas de investigación Modelado matemático y estadístico Algoritmos eficientes para resolver los modelos Paralelismo Modelado del tiempo de ejecución Optimización y autooptimización basada en el modelo Aplicación a: algoritmos, esquemas algorítmicos, problemas reales Adaptación a: multicomputadores, redes heterogéneas... Información Página del grupo: Publicaciones:

8 Composición 3 doctores + 10 no doctores Parte de paralelismo: Doctores: Javier Cuenca, Domingo Giménez (Univ. Murcia) Haciendo tesis doctoral: Luis Pedro García González (UPCT), Jose Juan López Espín (UMH), Juan Pedro Martínez Gallar (UMH + Instituto), José Ceferino Ortega Carretero (Univ. Murcia + Instituto) Haciendo tesis de máster: Antonio Llanes Castro (Univ. Católica de Murcia), Manuel Quesada Martínez (Consejería de Hacienda, Murcia) Haciendo proyecto fin de carrera: José Ginés Picón López (Centro de Supercomputación Murcia) Otros (colaboraciones previas o puntuales, que se mencionarán): Pablo Baños (Empresa paralelismo), Murilo do Carmo Borato (Univ. Federal de Bahia), Sonia Jerez (Grupo de Simulación Climática Regional), José Víctor Jiménez, Francisco López (Grupo Oceanografía), Andrés Palazón

9 Proyectos Regional: Adaptación y Optimización de Código Científico en Sistemas Computacionales Jerárquicos Colaboración con el grupo de Electromagnetismo Computacional de la Universidad Politécnica de Cartagena Nacional, éste: Construcción y Optimización Automáticas de Librerías Científicas Paralelas Formando grupo con la Universidad Politécnica de Valencia y University College Dublin

10 Modelos de Ecuaciones Simultáneas Tesis de Jose Juan, depositada Los MES representan la influencia de unas variables en otras Desarrollo de algoritmos eficientes: descomposiciones matriciales, árbol de expansión Paralelización (PPAM07) Metaheurísticas para obtener un modelo a partir de los datos (DCAI08) Colaboraciones actuales: econometría, grupo de disfunción sexual en atención primaria, grupo de ginecología de la Arrixaca Colaboraciones futuras: Optimización de algoritmos y paralelización, UPV Aplicaciones médicas, ULL

11 Modelos de Ecuaciones Simultáneas Tesis de Jose Juan, depositada Los MES representan la influencia de unas variables en otras Desarrollo de algoritmos eficientes: descomposiciones matriciales, árbol de expansión Paralelización (PPAM07) Metaheurísticas para obtener un modelo a partir de los datos (DCAI08) Colaboraciones actuales: econometría, grupo de disfunción sexual en atención primaria, grupo de ginecología de la Arrixaca Colaboraciones futuras: Optimización de algoritmos y paralelización, UPV Aplicaciones médicas, ULL

12 Modelos de Ecuaciones Simultáneas Tesis de Jose Juan, depositada Los MES representan la influencia de unas variables en otras Desarrollo de algoritmos eficientes: descomposiciones matriciales, árbol de expansión Paralelización (PPAM07) Metaheurísticas para obtener un modelo a partir de los datos (DCAI08) Colaboraciones actuales: econometría, grupo de disfunción sexual en atención primaria, grupo de ginecología de la Arrixaca Colaboraciones futuras: Optimización de algoritmos y paralelización, UPV Aplicaciones médicas, ULL

13 Modelos de Ecuaciones Simultáneas Tesis de Jose Juan, depositada Los MES representan la influencia de unas variables en otras Desarrollo de algoritmos eficientes: descomposiciones matriciales, árbol de expansión Paralelización (PPAM07) Metaheurísticas para obtener un modelo a partir de los datos (DCAI08) Colaboraciones actuales: econometría, grupo de disfunción sexual en atención primaria, grupo de ginecología de la Arrixaca Colaboraciones futuras: Optimización de algoritmos y paralelización, UPV Aplicaciones médicas, ULL

14 Autooptimización en esquemas paralelos iterativos Tesis de Juan Pedro, acabando la escritura Incluir toma de decisiones sobre cómo ejecutarse en el software En sistemas homogéneos modelado y decisión del número de procesadores a usar (VECPAR04) En sistemas heterogéneos adaptación del modelo homogéneo y decisión de número de procesos y asignación de procesos a procesadores (PC05) Metaheurísticas para resolver el problema de asignación (JSC09) Colaboraciones actuales: tesis codirigida con Paco Almeida Colaboraciones futuras: Utilización en problema real, ULL Extensión de aplicación de las metaheurísticas, ULL

15 Autooptimización en esquemas paralelos iterativos Tesis de Juan Pedro, acabando la escritura Incluir toma de decisiones sobre cómo ejecutarse en el software En sistemas homogéneos modelado y decisión del número de procesadores a usar (VECPAR04) En sistemas heterogéneos adaptación del modelo homogéneo y decisión de número de procesos y asignación de procesos a procesadores (PC05) Metaheurísticas para resolver el problema de asignación (JSC09) Colaboraciones actuales: tesis codirigida con Paco Almeida Colaboraciones futuras: Utilización en problema real, ULL Extensión de aplicación de las metaheurísticas, ULL

16 Autooptimización en esquemas paralelos iterativos Tesis de Juan Pedro, acabando la escritura Incluir toma de decisiones sobre cómo ejecutarse en el software En sistemas homogéneos modelado y decisión del número de procesadores a usar (VECPAR04) En sistemas heterogéneos adaptación del modelo homogéneo y decisión de número de procesos y asignación de procesos a procesadores (PC05) Metaheurísticas para resolver el problema de asignación (JSC09) Colaboraciones actuales: tesis codirigida con Paco Almeida Colaboraciones futuras: Utilización en problema real, ULL Extensión de aplicación de las metaheurísticas, ULL

17 Autooptimización en esquemas paralelos iterativos Tesis de Juan Pedro, acabando la escritura Incluir toma de decisiones sobre cómo ejecutarse en el software En sistemas homogéneos modelado y decisión del número de procesadores a usar (VECPAR04) En sistemas heterogéneos adaptación del modelo homogéneo y decisión de número de procesos y asignación de procesos a procesadores (PC05) Metaheurísticas para resolver el problema de asignación (JSC09) Colaboraciones actuales: tesis codirigida con Paco Almeida Colaboraciones futuras: Utilización en problema real, ULL Extensión de aplicación de las metaheurísticas, ULL

18 Modelado y optimización de rutinas paralelas de álgebra lineal Tesis de Luis Pedro, empezando a escribir, codirigida Javier y Domingo Mejoras en el modelado de las rutinas para realizar una toma de decisiones mejor: número de procesos, tamaño de bloques, asignación de procesos a procesadores Modificaciones en el modelado en rutinas básicas (PPAM03, ParCo05) Asignación y tamaño de bloque en sistemas heterogéneos (HETEROPAR05) Remodelado en jerarquía de librerías (PPAM09) Modelado para multicore (PDP10) Colaboraciones futuras: Modelado en multicore, UJI, UPV Modelado en heterogéneos HeteroScaLAPACK, UPV

19 Modelado y optimización de rutinas paralelas de álgebra lineal Tesis de Luis Pedro, empezando a escribir, codirigida Javier y Domingo Mejoras en el modelado de las rutinas para realizar una toma de decisiones mejor: número de procesos, tamaño de bloques, asignación de procesos a procesadores Modificaciones en el modelado en rutinas básicas (PPAM03, ParCo05) Asignación y tamaño de bloque en sistemas heterogéneos (HETEROPAR05) Remodelado en jerarquía de librerías (PPAM09) Modelado para multicore (PDP10) Colaboraciones futuras: Modelado en multicore, UJI, UPV Modelado en heterogéneos HeteroScaLAPACK, UPV

20 Modelado y optimización de rutinas paralelas de álgebra lineal Tesis de Luis Pedro, empezando a escribir, codirigida Javier y Domingo Mejoras en el modelado de las rutinas para realizar una toma de decisiones mejor: número de procesos, tamaño de bloques, asignación de procesos a procesadores Modificaciones en el modelado en rutinas básicas (PPAM03, ParCo05) Asignación y tamaño de bloque en sistemas heterogéneos (HETEROPAR05) Remodelado en jerarquía de librerías (PPAM09) Modelado para multicore (PDP10) Colaboraciones futuras: Modelado en multicore, UJI, UPV Modelado en heterogéneos HeteroScaLAPACK, UPV

21 Diseño de filtros de señales Tesis de José Ceferino, empezando, codirigida con grupo de Electromagnetismo Computacional UPCT Diseño de filtro para que produzca una cierta señal Evaluar muchas posibilidades, metaheurísticas (Tesis de Máster, MAEB09) Trabajo futuro: Ampliar los tipos posibles de filtros Desarrollo de clases de metaheurísticas para este tipo de problemas, ULL Paralelización de las metaheurísticas, ULL Complicación de la función de fitness, con métodos numéricos y paralelización de estos, UPV

22 Diseño de filtros de señales Tesis de José Ceferino, empezando, codirigida con grupo de Electromagnetismo Computacional UPCT Diseño de filtro para que produzca una cierta señal Evaluar muchas posibilidades, metaheurísticas (Tesis de Máster, MAEB09) Trabajo futuro: Ampliar los tipos posibles de filtros Desarrollo de clases de metaheurísticas para este tipo de problemas, ULL Paralelización de las metaheurísticas, ULL Complicación de la función de fitness, con métodos numéricos y paralelización de estos, UPV

23 Diseño de filtros de señales Tesis de José Ceferino, empezando, codirigida con grupo de Electromagnetismo Computacional UPCT Diseño de filtro para que produzca una cierta señal Evaluar muchas posibilidades, metaheurísticas (Tesis de Máster, MAEB09) Trabajo futuro: Ampliar los tipos posibles de filtros Desarrollo de clases de metaheurísticas para este tipo de problemas, ULL Paralelización de las metaheurísticas, ULL Complicación de la función de fitness, con métodos numéricos y paralelización de estos, UPV

24 Arquitectura de clases de metaheurísticas para problemas de asignación Tesis de máster de Antonio Llanes, codirigida Javier y Domingo Continuación de trabajo de Juan Pedro Planificación y desarrollo de arquitectura de clases de metaheurísticas para facilitar experimentación con problemas de asignación (JSC09) Trabajo futuro: Implementar las clases para distintos problemas, Evaluar la reutilización..., ULL

25 Arquitectura de clases de metaheurísticas para problemas de asignación Tesis de máster de Antonio Llanes, codirigida Javier y Domingo Continuación de trabajo de Juan Pedro Planificación y desarrollo de arquitectura de clases de metaheurísticas para facilitar experimentación con problemas de asignación (JSC09) Trabajo futuro: Implementar las clases para distintos problemas, Evaluar la reutilización..., ULL

26 Arquitectura de clases de metaheurísticas para problemas de asignación Tesis de máster de Antonio Llanes, codirigida Javier y Domingo Continuación de trabajo de Juan Pedro Planificación y desarrollo de arquitectura de clases de metaheurísticas para facilitar experimentación con problemas de asignación (JSC09) Trabajo futuro: Implementar las clases para distintos problemas, Evaluar la reutilización..., ULL

27 Paralelismo en herramienta de Estadística Bayesiana Tesis de máster de Manuel Quesada, codirigida con grupo de Estadística Bayesiana de UMH Aplicación web para estadística bayesiana Desarrollo de algoritmos para los núcleos de mayor coste computacional Uso de Rmpi, C+MPI, Java... Toma automática de decisiones en la instalación y ejecución Trabajo previsible: Necesidad de utilización de métodos numéricos, UPV, UJI, ALI Servicio web para acceso a distintos sistemas, ULL

28 Paralelismo en herramienta de Estadística Bayesiana Tesis de máster de Manuel Quesada, codirigida con grupo de Estadística Bayesiana de UMH Aplicación web para estadística bayesiana Desarrollo de algoritmos para los núcleos de mayor coste computacional Uso de Rmpi, C+MPI, Java... Toma automática de decisiones en la instalación y ejecución Trabajo previsible: Necesidad de utilización de métodos numéricos, UPV, UJI, ALI Servicio web para acceso a distintos sistemas, ULL

29 Paralelismo en herramienta de Estadística Bayesiana Tesis de máster de Manuel Quesada, codirigida con grupo de Estadística Bayesiana de UMH Aplicación web para estadística bayesiana Desarrollo de algoritmos para los núcleos de mayor coste computacional Uso de Rmpi, C+MPI, Java... Toma automática de decisiones en la instalación y ejecución Trabajo previsible: Necesidad de utilización de métodos numéricos, UPV, UJI, ALI Servicio web para acceso a distintos sistemas, ULL

30 Paralelismo en la simulación de campos electromagnéticos producidos por estructuras planares de microondas Proyecto de José Ginés, codirigido con grupos de telecomunicaciones de UPCT y UPV Integración numérica de superficies Alto coste computacional Desarrollo de versiones paralelas para evaluación en supercomputador Ben Arabi (donde trabaja José Ginés) Trabajo previsible: Desarrollo para multicore, manycore (hasta 128), cluster homogéneo y posiblemente heterogéneo

31 Paralelismo en la simulación de campos electromagnéticos producidos por estructuras planares de microondas Proyecto de José Ginés, codirigido con grupos de telecomunicaciones de UPCT y UPV Integración numérica de superficies Alto coste computacional Desarrollo de versiones paralelas para evaluación en supercomputador Ben Arabi (donde trabaja José Ginés) Trabajo previsible: Desarrollo para multicore, manycore (hasta 128), cluster homogéneo y posiblemente heterogéneo

32 Paralelismo en la simulación de campos electromagnéticos producidos por estructuras planares de microondas Proyecto de José Ginés, codirigido con grupos de telecomunicaciones de UPCT y UPV Integración numérica de superficies Alto coste computacional Desarrollo de versiones paralelas para evaluación en supercomputador Ben Arabi (donde trabaja José Ginés) Trabajo previsible: Desarrollo para multicore, manycore (hasta 128), cluster homogéneo y posiblemente heterogéneo

33 Autooptimización en esquemas paralelos de backtracking Proyecto fin de carrera de Manuel Quesada, acabado (JP09) Difícil modelización de estos esquemas, pues la ejecución depende de la entrada Estudio empírico en la instalación y con problemas reducidos en la ejecución Inclusión de la información en esquema paralelo para toma de decisiones: nivel inicial del maestro, frecuencia comunicaciones... Trabajo posible: Esqueleto paralelo con inclusión de autooptimización Aplicación web con el esqueleto Branch and Bound Aplicación real: decodificación señal?

34 Autooptimización en esquemas paralelos de backtracking Proyecto fin de carrera de Manuel Quesada, acabado (JP09) Difícil modelización de estos esquemas, pues la ejecución depende de la entrada Estudio empírico en la instalación y con problemas reducidos en la ejecución Inclusión de la información en esquema paralelo para toma de decisiones: nivel inicial del maestro, frecuencia comunicaciones... Trabajo posible: Esqueleto paralelo con inclusión de autooptimización Aplicación web con el esqueleto Branch and Bound Aplicación real: decodificación señal?

35 Autooptimización en esquemas paralelos de backtracking Proyecto fin de carrera de Manuel Quesada, acabado (JP09) Difícil modelización de estos esquemas, pues la ejecución depende de la entrada Estudio empírico en la instalación y con problemas reducidos en la ejecución Inclusión de la información en esquema paralelo para toma de decisiones: nivel inicial del maestro, frecuencia comunicaciones... Trabajo posible: Esqueleto paralelo con inclusión de autooptimización Aplicación web con el esqueleto Branch and Bound Aplicación real: decodificación señal?

36 Autooptimización en esquemas paralelos divide y vencerás Trabajo de Murilo, realizada tesis de máster Modelar esquemas divide y vencerás paralelos Desarrollar aplicación web Incluir técnicas de autooptimización: nivel de recursión, algoritmo básico, número de procesos, esquema paralelo... Aplicación en problemas de álgebra lineal, UPV Continuación del trabajo: En la UPV, en multicore, con OpenMP, TBB...

37 Autooptimización en esquemas paralelos divide y vencerás Trabajo de Murilo, realizada tesis de máster Modelar esquemas divide y vencerás paralelos Desarrollar aplicación web Incluir técnicas de autooptimización: nivel de recursión, algoritmo básico, número de procesos, esquema paralelo... Aplicación en problemas de álgebra lineal, UPV Continuación del trabajo: En la UPV, en multicore, con OpenMP, TBB...

38 Aplicación web de esquemas algorítmicos Proyecto de Andrés Palazón y José Víctor Jiménez, Codirigido con Francisco Bermúdez, de Ingeniería del Software Aplicación web con varios esquemas: divide y vencerás, programación dinámica, backtracking, Branch and Bound El ususario completa el código de las rutinas básicas Herramienta didáctica (JENUI09) Posible trabajo: Extensión a esquemas paralelos Incluir autooptimización

39 Aplicación web de esquemas algorítmicos Proyecto de Andrés Palazón y José Víctor Jiménez, Codirigido con Francisco Bermúdez, de Ingeniería del Software Aplicación web con varios esquemas: divide y vencerás, programación dinámica, backtracking, Branch and Bound El ususario completa el código de las rutinas básicas Herramienta didáctica (JENUI09) Posible trabajo: Extensión a esquemas paralelos Incluir autooptimización

40 Optimización de código de simulación de corrientes marinas Tesis de máster de Francisco López Estudio de la paralelización con OpenMP del código COHERENS Con distinto número de threads según el volumen de computación en cada bucle Posible trabajo: Completar la paralelización Extenderla a MPI, GPU... Posible colaboración a largo plazo con Grupo de Oceanografía, que usa software paralelo

41 Optimización de código de simulación de corrientes marinas Tesis de máster de Francisco López Estudio de la paralelización con OpenMP del código COHERENS Con distinto número de threads según el volumen de computación en cada bucle Posible trabajo: Completar la paralelización Extenderla a MPI, GPU... Posible colaboración a largo plazo con Grupo de Oceanografía, que usa software paralelo

42 Optimización de código de simulación climática regional Tesis de máster de Sonia Jerez, codirigida por Juan Pedro Montávez Técnicas de optimización en código paralelo MM5 (IPDPS09) Decisión de número de procesos, configuración de la malla y tipo de paralelización Reducción de aproximadamente un 30% el tiempo de ejecución Posible trabajo: El Grupo de Simulación Climática Regional trabaja con códigos paralelos no desarrollados por ellos, posibilidades de colaborar en el uso eficiente, extender a problemas mayores que necesiten varios nodos, a otros tipos de simulaciones...

43 Optimización de código de simulación climática regional Tesis de máster de Sonia Jerez, codirigida por Juan Pedro Montávez Técnicas de optimización en código paralelo MM5 (IPDPS09) Decisión de número de procesos, configuración de la malla y tipo de paralelización Reducción de aproximadamente un 30% el tiempo de ejecución Posible trabajo: El Grupo de Simulación Climática Regional trabaja con códigos paralelos no desarrollados por ellos, posibilidades de colaborar en el uso eficiente, extender a problemas mayores que necesiten varios nodos, a otros tipos de simulaciones...

44 Resumen de posibles colaboraciones Muchas aplicaciones. Algunas no abordadas por no tener recursos humanos: patología vegetal, simulaciones moleculares, estudio de células... En algunos casos problemas numéricos. Posible colaboración con UPV, UJI, UA, dependiendo del tipo de problema En algunos casos metaheurísticas, ULL Posible interés de aplicaciones web, ULL Si algún grupo tiene código de alto coste que quiera evaluar en multicore (128) o red homogénea de nodos de 8 cores

45 Resumen de posibles colaboraciones Muchas aplicaciones. Algunas no abordadas por no tener recursos humanos: patología vegetal, simulaciones moleculares, estudio de células... En algunos casos problemas numéricos. Posible colaboración con UPV, UJI, UA, dependiendo del tipo de problema En algunos casos metaheurísticas, ULL Posible interés de aplicaciones web, ULL Si algún grupo tiene código de alto coste que quiera evaluar en multicore (128) o red homogénea de nodos de 8 cores

46 Resumen de posibles colaboraciones Muchas aplicaciones. Algunas no abordadas por no tener recursos humanos: patología vegetal, simulaciones moleculares, estudio de células... En algunos casos problemas numéricos. Posible colaboración con UPV, UJI, UA, dependiendo del tipo de problema En algunos casos metaheurísticas, ULL Posible interés de aplicaciones web, ULL Si algún grupo tiene código de alto coste que quiera evaluar en multicore (128) o red homogénea de nodos de 8 cores

47 Resumen de posibles colaboraciones Muchas aplicaciones. Algunas no abordadas por no tener recursos humanos: patología vegetal, simulaciones moleculares, estudio de células... En algunos casos problemas numéricos. Posible colaboración con UPV, UJI, UA, dependiendo del tipo de problema En algunos casos metaheurísticas, ULL Posible interés de aplicaciones web, ULL Si algún grupo tiene código de alto coste que quiera evaluar en multicore (128) o red homogénea de nodos de 8 cores

48 Resumen de posibles colaboraciones Muchas aplicaciones. Algunas no abordadas por no tener recursos humanos: patología vegetal, simulaciones moleculares, estudio de células... En algunos casos problemas numéricos. Posible colaboración con UPV, UJI, UA, dependiendo del tipo de problema En algunos casos metaheurísticas, ULL Posible interés de aplicaciones web, ULL Si algún grupo tiene código de alto coste que quiera evaluar en multicore (128) o red homogénea de nodos de 8 cores