Inferior Olive simulations on many integrated core platforms

Νομικού, Σοφία; Nomikou, Sofia

dc.contributor.author	Νομικού, Σοφία	el
dc.contributor.author	Nomikou, Sofia	en
dc.date.accessioned	2016-03-30T09:37:08Z
dc.date.available	2016-03-30T09:37:08Z
dc.date.issued	2016-03-30
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42278
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11600
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Inferior Olive simulation	en
dc.subject	Κάτω Ελαία εγκεφάλου	el
dc.subject	Πολυπύρηνες πλατφόρμες	el
dc.subject	Ποικιλία προγραμματιστικών μοντέλων	el
dc.subject	Intel Xeon Phi	en
dc.subject	MPI	en
dc.subject	OpenMP	en
dc.subject	Hybrid MPI	en
dc.title	Inferior Olive simulations on many integrated core platforms	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Biomedical application	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-29
heal.abstract	Biologically accurate simulations of brain cells play a very important role in the exploration and understanding of human brain's function. Neuroscientists use them in order to observe and predict brain's behaviour. The collected information assists their efforts in creating devices and patents to improve the living conditions of people suffering from neurological problems. To this direction, several neuron models have been developed. In this thesis, a biologically accurate simulator of the Inferior Olive cells will be studied. The Inferior Olivary body of human cerebellum has been proved to contribute to human space perception and motor skills. Due to the signifficant complexity of the simulated IO cell networks, which is due to the large number of cells and their numerous interconnections, parallelisation of the developed brain cell simulators has emerged as a means to improve the simulation's performance. Therefore, the main subject of this thesis is the porting of the simulator to an Intel Many Integrated Core (MIC) architecture. Two Xeon - Xeon Phi machines will be utilised and three different programming models will be studied. The Message Passing Interface (MPI) application is used as legacy code and serves as the base for development of the OpenMP and the Hybrid MPI/OpenMP implementation. The OpenMP code focuses on exploring the massive paralleli- sation of the simulator and the Hybrid application aims at combining the bene ts from the MPI and the OpenMP implementations, to achieve better performance. The different programming paradigms are compared against each other with Figures detailing each models performance results. Finally, the most efficient programming paradigm for the simulator on the MIC archi- tecture is concluded.	en
heal.abstract	Οι βιολογικά ακριβείς προσομοιώσεις των εγκεφαλικών κυττάρων διαδραματίζουν έναν πολύ σημαντικό ρόλο στην κατανόηση της λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου. Οι νευροεπιστήμονες τις χρησιμοποιούν για την παρατήρηση και την πρόβλεψη της εγκεφαλικής συμπεριφοράς. Η συλλεγόμενη πληροφορία συμβάλλει στις προσπάθειές τους να δημιουργήσουν συσκευές για τη βελτίωση των συνθηκών διαβίωσης ατόμων με νευρολογικά προβλήματα. Γι αυτό το λόγο μια πληθώρα νευρικών μοντέλων έχει αναπτυχθεί. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία ένας βιολογικά ακριβής προσομοιωτής των κυττάρων της κάτω ελαίας του εγκεφάλου θα μελετηθεί. Η κάτω ελαία του ανθρώπινου εγκεφάλου έχει αποδειχθεί ότι συμμετέχει στην χωρική αντίληψη των ανθρώπων και στην ικανότητα τους να χειρίζονται μηχανήματα. Λόγω της μεγάλης πολυπλοκότητας των δικτύων αυτών των κυττάρων, τα οποία αποτελούνται από πολλά κύτταρα με πολλές συνδέσεις μεταξύ τους, η παραλληλοποίηση των χρησιμοποιούμενων προσομοιωτών εμφανίζεται ως ένα χρήσιμο εργαλείο για τη βελτίωση της απόδοσης αυτών των εφαρμογών. Κατά συνέπεια, το κύριο θέμα αυτής της διπλωματικής είναι η χρήση της Intel Many Integrated Core (MIC) αρχιτεκτονικής για την εκτέλεση του προσομοιωτή. Δύο Xeon - Xeon Phi μηχανήματα θα χρησιμοποιηθούν και η εφαρμογή θα γραφτεί με βάση τρία διαφορετικά προγραμματιστικά μοντέλα της αρχιτεκτονικής. Το μοντέλο ανταλλαγής μηνυμάτων, Message Passing Interface (MPI), έχει υλοποιηθεί σε προηγούμενη εργασία [47] και χρησιμοποιείται στην τρέχουσα διπλωματική ως η βάση για την υλοποίηση μοιραζόμενης μνήμης, με χρήση του OpenMP περιβάλλοντος και για την υβριδική, Hybrid, υλοποίηση. Η υλοποίηση μοιραζόμενης μνήμης στοχεύει στη μελέτη του παραλληλισμού της εφαρμογής και η υβριδική υλοποίηση στην συνδυαστική αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων της OpenMP και της MPI υλοποίησης. Τα διαφορετικά προγραμματιστικά μοντέλα συγκρίνονται μεταξύ τους ως προς την επίδοση τους και αναδεικνύεται το πιο αποδοτικό για την Intel Many Integrated Core (MIC) αρχιτεκτονική.	el
heal.advisorName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Πεκμεστζή, Κιαμάλ	el
heal.committeeMemberName	Ματσόπουλος, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	72 σ.
heal.fullTextAvailability	true