Μελέτη υποδομής για ανάπτυξη, βελτιστοποίηση και
απεικόνιση εφαρμογών σε παράλληλες αρχιτεκτονικές

Τζανεττής, Ιωάννης; Tzanettis, Ioannis

dc.contributor.author	Τζανεττής, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Tzanettis, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2020-12-11T06:53:21Z
dc.date.available	2020-12-11T06:53:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52461
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20159
dc.rights	Default License
dc.subject	Παραλληλοποίηση	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση εφαρμογών	el
dc.subject	Επιταχυντές	el
dc.subject	Παράλληλα συστήματα	el
dc.subject	Παράλληλο προγραμματιστικό μοντέλο	el
dc.subject	Parallelization	en
dc.subject	Deployment	en
dc.subject	Optimization	en
dc.subject	Accelerators	en
dc.subject	Parallel systems	en
dc.subject	Parallel programming model	en
dc.title	Μελέτη υποδομής για ανάπτυξη, βελτιστοποίηση και απεικόνιση εφαρμογών σε παράλληλες αρχιτεκτονικές	el
dc.title	A Study for Application Development, Optimization and Deployment on Parallel Architectures	en
dc.contributor.department	Τμήμα Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών - CSLab	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Computer Engineering	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-11-11
heal.abstract	Recent advancements on computationally intensive algorithms in various fields like Image Processing, Control-Flow-Dynamics and Machine Learning showcase the massively increased need for computational power. On the other hand, High Performance Computing is under continuous development offering advanced hardware architectures and parallel programming models and protocols that increase the performance and decrease the cost of such tasks. Still, the exploitation of these technologies is only available to specialized users, while average programmers can only deal with a limited set of technologies that have been developed enough to include a simple interface able to abstract all complexity. In this Diploma Thesis, we studied a series of different technologies that combined can facilitate the development, optimisation and deployment of a parallel application. Focus was given to the design of the architecture of a framework, which takes the form of a multi-component toolchain offering a variety of different functionalities. The utilization of such a framework aims to assist the user to implement highly efficient applications, able to be deployed on a variety of different architectures and memory spaces. A Parallel Programming Model has been designed guiding the user through the application design procedure. This model abstracts the programmer from the low-level implementation, taking care of all communication and deployment tasks. The integration and deployment of the application is the responsibility of the Deployment Manager tool that has been developed to implement the low-level directives and library inclusions. The Programming Interface is part of the Programming Model and mainly consists of a set of libraries developed to allow communication between the software components of the application. The Auto-Parallelization tool is the result of an extended study of the state-of-the-art techniques utilized in the field and exploits the design of the Programming Model to automatically parallelize parts of the application that can be computationally intensive. The Technique Selection decision tool exploits user directives for assigning parts of the application on the different hardware components and selects the corresponding technologies to implement the low-level communication and deployment functionalities. The main objectives of this thesis can be summarized into three parts namely chapters 3, 4 και 5. At the first part, we discuss current parallelization technologies, focusing specifically on the performance evaluation of the PLuTo parallelizer and the ROSE Compiler, while also extending relevant work to cover more cases and optimize performance. At the second part, we describe in detail the parallel programming model that is used for the integration of the different tools. Finally, at the third part, we discuss the integration details of such a framework (AEOLUS) and how their interaction can provide the outcome in the form of an integrated and optimised parallel application.	en
heal.abstract	Πρόσφατες εξελίξεις σε αλγορίθμους με υψηλό υπολογιστικό φόρτο σε διάφορους τομείς όπως η επεξεργασία εικόνας, η δυναμική ελέγχου ροής και η μηχανική μάθηση παρουσιάζουν μαζικά αυξημένη ανάγκη για υπολογιστική ισχύ. Από την άλλη πλευρά, το High Performance Computing βρίσκεται υπό συνεχή ανάπτυξη, προσφέροντας προηγμένες αρχιτεκτονικές υλικού και παράλληλα μοντέλα προγραμματισμού και πρωτόκολλα που αυξάνουν την απόδοση και μειώνουν το κόστος τέτοιων εργασιών. Ωστόσο, η εκμετάλλευση αυτών των τεχνολογιών είναι διαθέσιμη μόνο σε εξειδικευμένους χρήστες, ενώ οι μέσοι προγραμματιστές μπορούν να ασχοληθούν μόνο με ένα περιορισμένο αριθμό τεχνολογιών που έχουν αναπτυχθεί αρκετά ώστε να περιλαμβάνουν μια απλή διεπαφή ικανή να αποκρύπτει την υψηλή πολυπλοκότητα. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, μελετήσαμε μια σειρά διαφορετικών τεχνολογιών που μπορούν να συνδυαστούν για να διευκολύνουν την ανάπτυξη, βελτιστοποίηση και εκτέλεση μιας παράλληλης εφαρμογής. Εστιάσαμε στο σχεδιασμό της αρχιτεκτονικής μιας υποδομής, η οποία παίρνει τη μορφή μιας εργαλειοθήκης που προσφέρει μια ποικιλία διαφορετικών λειτουργιών. Η χρήση μιας τέτοιας υποδομής στοχεύει να βοηθήσει τον χρήστη να υλοποιήσει εφαρμογές υψηλής απόδοσης, ικανές να αναπτυχθούν σε διάφορες αρχιτεκτονικές και χώρους μνήμης. Ένα παράλληλο Προγραμματιστικό Μοντέλο έχει σχεδιαστεί για την καθοδήγηση του χρήστη μέσω της διαδικασίας σχεδιασμού εφαρμογής. Αυτό το μοντέλο αποκρύπτει τον προγραμματιστή από την εφαρμογή χαμηλού επιπέδου, φροντίζοντας όλες τις εργασίες επικοινωνίας και εκτέλεσης. Η ολοκλήρωση και η εκτέλεση της εφαρμογής είναι ευθύνη του εργαλείου Διαχείρισης Εκτέλεσης που έχει αναπτυχθεί για την εφαρμογή των οδηγιών χαμηλού επιπέδου και τη χρήση εξωτερικών βιβλιοθηκών. Η Προγραμματιστική Διεπαφή αποτελεί μέρος του μοντέλου προγραμματισμού και αποτελείται κυρίως από ένα σύνολο βιβλιοθηκών που αναπτύχθηκαν για να επιτρέπουν την επικοινωνία μεταξύ των επιμέρους κομματιών της εφαρμογής. Ένα εργαλείο Αυτόματης Παραλληλοποίησης είναι το αποτέλεσμα μιας εκτεταμένης μελέτης των σύγχρονων τεχνικών που χρησιμοποιούνται στον τομέα και εκμεταλλεύεται το σχεδιασμό του Προγραμματιστικού Μοντέλου για την αυτόματη παραλληλοποίηση μερών της εφαρμογής που περιλαμβάνουν μεγάλο υπολογιστικό φόρτο. Ένα εργαλείο λήψης αποφάσεων όσον αφορά τις διαθέσιμες τεχνικές που υποστηρίζονται, εκμεταλλεύεται τις οδηγίες του χρήστη για την ανάθεση τμημάτων της εφαρμογής στα διάφορα στοιχεία υλικού και επιλέγει τις αντίστοιχες τεχνολογίες για την υλοποίηση των λειτουργιών επικοινωνίας και εκτέλεσης χαμηλού επιπέδου που απαιτούνται. Οι κύριοι στόχοι αυτής της εργασίας μπορούν να συνοψιστούν σε τρία μέρη, συγκεκριμένα στα κεφάλαια 3, 4 και 5. Στο πρώτο μέρος συζητάμε τις τρέχουσες τεχνολογίες παραλληλοποίησης, εστιάζοντας ειδικά στην αξιολόγηση της απόδοσης του παραλληλοποιητή PLuTo και του μεταγλωττιστή ROSE, εργασία για την κάλυψη περισσότερων περιπτώσεων και βελτιστοποίηση της απόδοσης. Στο δεύτερο μέρος, περιγράφουμε λεπτομερώς το παράλληλο προγραμματιστικό μοντέλο που χρησιμοποιείται για την χρήση των εργαλείων. Τέλος, στο τρίτο μέρος, συζητάμε τις λεπτομέρειες ολοκλήρωσης μιας τέτοιας υποδομής (AEOLUS) και πώς η αλληλεπίδρασή των μερών της μπορεί να προσφέρει ως αποτέλεσμα μια ολοκληρωμένη και βελτιστοποιημένη παράλληλη εφαρμογή.	el
heal.advisorName	Γκούμας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γκούμας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Παπασπύρου, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	201 p.	en
heal.fullTextAvailability	false