Konputagailu eraginkorrak diseinatzeko teknika nagusiak aztertu ditugu dagoeneko; besteak beste, memoria-hierarkia, aginduen exekuzio segmentatua, prozesadore supereskalarrak, multithreading arkitekturak eta abar. Baina prozesadore bakar batekin eskuratu daitekeen errendimendua mugatua denez, multicore arkitekturak eta memoria partekatuko multiprozesadoreak (hau da, paralelismoa) ere aztertu ditugu, baita SIMD motako bi exekuzio-modu berezi ere: exekuzio bektoriala eta txartel grafikoetakoa.

Ikasgai honetan, paralelismoa gauzatzeko bigarren aukera aztertuko dugu: memoria banatuko sistemak. Sistema horietan paralelismo masiboa ustiatzen da, milaka prozesadore/nukleoren bidez, problema konplexuen exekuzio-denbora murrizteko. Aurreneko zatian sistema horien arkitektura aztertuko dugu, batez ere komunikazio-sarea, prozesuen arteko komunikazioa gauzatzeko aukerak, eta datuen koherentziari eusteko estrategiak. Eta bigarren zatian MPI ikasiko dugu, aplikazio paraleloak sortzeko gehien erabiltzen den APIa. Taldeka lan egingo dugu programazio paraleloa erabiliz problema jakin bat ebazteko: programak, errendimenduaren analisia, hobekuntzak, dokumentazio teknikoa, eta abar.

Ikasgaia ikastearen emaitzak

1. Memoria banatuko sistema paraleloen funtzionamendua (arazoak, irtenbideak...) ulertzea.

2. Konputazio-sistema paraleloen eta haietan exekutatzen diren aplikazioen errendimendua neurtzea eta analizatzea.

3. Sistema paralelo baten prozesadoreak konektatzeko dauden mekanismoak aztertzea.

4. Programa paraleloak sortzeko MPI erabiltzea.

Horietaz gain, gaitasun partekatuak ere landuko dira (ikus Informatika Ingeniaritzako Graduaren web orria, "Ikasketa-plana" atalean).

0. Arkitektura paraleloak. Kontzeptuen berrikuspena. Kalkulu-abiadura.

1. Komunikazio-sarea eta mezu-ematearen bidezko komunikazioa.

2. Datuen koherentzia ccNUMA arkitekturetan.

3. Programazio paraleloa: MPI.

Ikasgaiaren lehen zatian (0, 1 eta 2 gaiak) ohiko teoria- eta ariketa-eskolak erabiliko dira, eta ikasleen parte hartze aktiboa eskatzen da. Bigarren zatia (3. gaia) laborategian garatuko da, azalpen teorikoak eta programazio-ariketak tartekatuz; ondoren, taldeka, programazio paraleloko proiektu bat garatu beharko da, lortutako errendimendua analizatu, dokumentazio teknikoa sortu eta soluzioaren defentsa publikoa egin.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Ebaluazio motak eta ehunekoak hurrengo ataletan zehaztuko dira (%): 100

Irakasgaia bi modutan gainditu ahal izango da: ebaluazio jarraituaren bidez edo amaierako ebaluazioaren bidez. Ebaluazio jarraituaren sistema da lehenetsitakoa, UPV/EHUko araudian adierazten den moduan.



a. Ebaluazio/ikasketa jarraitua. Hasieran lehenetsitako ebaluazio-modua da, bakarrik ohiko deialdirako. Parte-hartze aktibo eta jarraitua eskatzen da: eskoletara etortzea, ariketak/lanak entregatzea, eta ebaluazio-probak, praktikak eta aurkezpenak egitea. Honela ebaluatuko da ikasgaia:



-- 1. atala. Ariketak + Azterketa: 4 puntu

-- 2. atala. Ariketak + Azterketa + Proiektua: 6 puntu



Ikasgaia gainditzeko, azkeneko nota 5ekoa izateaz gain, bi atalak gainditu behar dira (5etik gora), eta azterketetan eta proiektuan gutxienez 4ko bat atera behar da. Ebaluazioko edozein entregetan kopiarik antzemanez gero, deialdia ez da gaindituko eta deialdirik geldituz gero, ebaluazio globalera pasako da ikaslea.



Ebaluazio jarraituaren baldintzak betetzen dituen ikasle batek amaierako ebaluazioa aukeratu nahiko balu, irakasgaiko irakasle arduradunei adierazi behar die nahi hori modu honetan eta epe hauetan: irakasleari posta elektroniko bat bidaliz, azken klase eguna baino lehen.



b. Ebaluazio globala. Ebaluazio globala, azterketa-egutegian adierazitako deialdietan, ikasleak berak erabakita edo ebaluazio jarraitua utzi behar izan delako erabiliko da. Honela ebaluatuko da ikasgaia:



-- Azterketa (laborategiko proba barne, MPI) 8 puntu

-- Banakako praktika 2 puntu



Ikasgaia gainditzeko, azterketan zein lan praktikoak gainditu beharko dira (gutxienez 5 puntu 10en gainean). Idatzizko probara ez aurkezteak deialdi horretan ebaluazio globalari uko egitea dakar.

Ez ohiko deialdia ebaluazio globalaren prozeduraren arabera egingo da, aurreko atalean zehaztutako moduan.

Ikastaroan erabiliko diren materialak eGelan egongo dira

Oinarrizko bibliografia

- Hennesy J.L., Patterson D.A.: Computer Architecture: A Quantitative Approach (5. ed.). Morgan Kaufmann, 2011.

- Culler D.E., Singh J.P.: Parallel Computer Architecture. A Hardware/Software Approach. Morgan Kaufmann, 1999.

- Duato J., Yalamanchili S., Ni L.: Interconnection Networks: An Engineering Approach. Morgan Kaufmann, 2003.

- Pacheco P.S.: Parallel Programming with MPI. Morgan Kaufmann, 1997.

- Groop W. et al: Using MPI. Portable Parallel Programming with the Message Passing Interface. The MIT Press, 1999.

Gehiago sakontzeko bibliografia

- Dally W.J., Towles B.: Principles and Practices of Interconnection Networks. Morgan Kaufmann, 2004.
- Ma, S.; Huang, L.: Networks-on-chip. Morgan Kaufmann, 2015.

- Snir M. et al.: MPI. The complete reference, Volume 1, The MPI core. The MIT Press, 1999
- Almeida F., Giménez D., Mantas J.M., Vidal A.M.: Introducción a la programación paralela. Thomson-Paraninfo, 2008.
- Quinn M.J.: Parallel Programming in C. McGraw-Hill, 2004.
- Barlas G.: Multicore and GPU programming. M. Kaufmann, 2015.

Aldizkariak

-- R. Espasa, M. Valero, J. Smith: Vector Architectures: Past, Present and Future. Int. Conf. on Supercomputing, 425-432, 1998.

-- Stenstrom P: A survey of cache coherence schemes for multiprocessors. Computer, v. 23, n. 6, 12-24, 1990.

-- Tomasevic M., Milutinovic V. (eds.). The Cache Coherence Problem in Shared Memory Multiprocessors: Hardware Solutions. IEEE Computer Society Press, 1993.

-- Mellor-Crummey J.M., Scott M.L. Algorithms for scalable synchronization on shared memory multiprocessors. ACM Transactions on Computer Systems, v. 9, n. 1, 21-65, 1991.

-- Adve S.V., Gharachorloo K. Shared memory consistency models: a survey. Computer, v. 29, n. 12, 66-76, 1996.

-- Hill M.D. Multiprocessors should support simply memory-consistency models. Computer, v. 31, n. 8, 28-34, 1998.

-- Wolfe M. High Performance Compilers for Parallel Computing. Addison Wesley, 1996.

-- Banerjee U., Eigenmann R., Nicolau A., Padua D. Automatic program parallelization. Proceedings of the IEEE, v. 81, n. 2, 211-243, 1993.

-- Lilja D.J. Exploiting the parallelism available in loops. Computer, v. 27, n. 2, 13-26, 1994

Web helbideak

>> Makina azkarrenak: www.top500.org
>> Sare-azpiegiturak: www.infinibandta.org
>> MPI: www.mpich.org, www.open-mpi.org, www.mpi-forum.org
>> UPC-Unified Parallel C(DSM): upc.lbl.gov, upc.gwu.edu, www.intrepid.com/upc.html
>> Cluster-ak: www.ieeetcsc.org, www.beowulf.org, www.lcic.org, www.linuxhpc.org