Você está aqui: Página Inicial curitiba Estrutura do Câmpus Diretorias Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação Mestrado e Doutorado CPGEI Edital de Defesas 2017 CPGEI (Mestrado): Leonardo Faix Pordeus-28/04/17

CPGEI (Mestrado): Leonardo Faix Pordeus-28/04/17

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 28/04/2017
das 09h30 até 12h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Jean Marcelo Simão
Participantes Prof. Jean Marcelo Simão, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Robson Ribeiro Linhares, Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Paulo Cézar Stadzisz, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Antônio Augusto Medeiros Fröhlich, Dr. - UFSC
Prof. Luis Allan Künzle, Dr. - UFPR
Examinador Suplente: Prof. Carlos Raimundo Erig Lima, Dr. - UTFPR
Adicionar evento ao calendário vCal
iCal

Simulação de uma arquitetura de computação própria ao paradigma orientado a notificações

Resumo: Os paradigmas de programação tradicionais carecem de técnicas para concepção de softwares de forma produtiva e de qualidade para uso eficiente das tecnologias de execução paralela, fornecidas pelos hardwares dos sistemas computacionais modernos. O Paradigma Orientado a Notificações (PON) apresenta uma nova abordagem no tocante ao processamento lógico-causal, primeiramente para o desenvolvimento de software, a qual se baseia em pequenas entidades colaborativas e pontualmente notificantes. Essa abordagem é mais eficiente e desacoplada quando comparado com os paradigmas de programação tradicionais, como o Paradigma Declarativo (PD) e o Paradigma Imperativo (PI). Ela permite a exploração de processamento, inclusive do paralelo e/ou distribuído, de maneira mais simples e eficiente do que em PI/PD. O PON inicialmente teve sua origem como uma solução de software, destacando a recente linguagem e compilador LingPON. No entanto outras pesquisas também o exploraram como uma solução de hardware em lógica reconfigurável, o qual apresenta um modelo de execução mais próximo ao modelo do PON. De fato, no tocante ao processamento paralelo, a execução de aplicações PON nem sempre pode ser feita da forma mais eficiente pelas arquiteturas de computadores tradicionais, baseados em conjunto de núcleos com modelos de execução sequencial. Neste âmbito, foi proposta uma nova arquitetura de computador orientada a notificações chamada NOCA (Notification Oriented Computer Architecture), a qual fornece uma dinâmica de execução segundo o modelo do PON, sendo composta por múltiplas unidades de processamento, a fim de permitir explorar de maneira mais adequada o paralelismo. Os experimentos realizados sobre um protótipo desta arquitetura demonstraram que a NOCA apresenta ganhos em avaliações comparativas de desempenho, dadas determinadas condições. No entanto, alguns aspectos foram desvantajosos ao protótipo da NOCA, em particular a baixa escala de paralelização obtida em função de limitação de palco de experimentação. Neste sentido, esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento de um simulador para a arquitetura NOCA, o qual é denominado de NOCASim. A implementação da NOCA na forma de software tem como objetivo simular o funcionamento dela com a quantidade de processadores simulados na mesma proporção do que o número de elementos PON que compõem uma aplicação. Isto permitiria obter dados de desempenho para validação do seu modelo funcional. Como estratégia de desenvolvimento, primeiramente este trabalho adaptou a LingPON para gerar assembly da NOCA facilitando o desenvolvimento de aplicações. Subsequentmente e principalmente, fez-se uso dos artefatos de projeto próprios da NOCA sendo que seu funcionamento consiste em simular em software a atualização dos estados internos da NOCA de forma semelhante a cada mudança do ciclo de clock. Experimentos realizados por meio do NOCASim com diferentes configurações demostraram que a NOCA apresenta melhora de desempenho a medida que o número de unidades de processamento aumenta. Além disso, verificaram-se possibilidades de melhorias conceituais a NOCA, que tendem a fortalecê-la como uma alternativa de execução paralela.
Palavras-chave: paradigma orientado a notificações, arquiteturas de computadores, arquiteturas paralelas, simulação de arquitetura de computadores

Simulation of a computing architectute proper to the notification oriented paradigm

Abstract: Traditional programming paradigms lack techniques for the productive and quality software’s design that makes efficient use of the parallel execution capabilities provided by the modern computing systems hardware. The Notification Oriented Paradigm (NOP) presents a new approach to develop more efficient and decoupled software when compared to the traditional programming paradigms, such as the Imperative Paradigm and the Declarative Paradigm. The NOP allows the exploitation of parallelization and/or distribution in a simpler and more efficient way than more commonly used programming paradigms. Initially, the NOP was conceived as an alternative software paradigm, highlighting the recent NOP language and compiler. However, other research was focused on hardware development using reconfigurable logic, which enables an execution model closer to the NOP model. Indeed, in parallel processing, the NOP applications cannot always be executed efficiently by the traditional computer architectures hardware based on set of cores with sequential execution model. Aiming at more efficient execution of NOP applications, a new Notification Oriented Computer Architecture (NOCA) has been developed. NOCA is based on multiple processing units, where each unit corresponds to specific elements of the NOP model. This way, parallelism is adequately exploited. Experiments were performed on a prototype of this architecture. When compared with Imperative Paradigm, execution time was improved under certain conditions, in particular, the low scale of parallelization obtained as a function of stage limitation of experimentation. In this sense, this Master of Science dissertation presents the development of a simulator for the NOCA architecture, which is called NOCASim. The NOCA implementation over software approach aims to simulate NOCA behavior with amount of simulated processors in the same proportions as the amount of NOP elements of an application. This allows obtain data for validation of NOCA functional model. As a development strategy, firstly this work adapted a NOP language to generate NOCA assembly facilitating the development of applications for this architecture. In the sequence, the own NOCA's design artifacts were used for the NOCASim development. The NOCASim operation consists of simulating in software to update the NOCA internal states in a similar way to each change in the clock cycle. The experiments results using NOCASim with different configurations have demonstrated that the NOCA performance improve when the number of processing units increases. In addition, were observed new possibilities for conceptual improvements to NOCA, which tend to strengthen it as a parallel execution alternative.
Keywords: notification oriented paradigm, computer architectures, parallel architectures, computer architectures simulation.

Lista de publicações:

PORDEUS, L. F.; KERSCHBAUMER, R. ; LINHARES, R. R. ; WITT, F. A. ; STADZISZ, P. C. ; LIMA, C. R. E. ; SIMAO, J. M. . NOTIFICATION ORIENTED PARADIGM TO DIGITAL HARDWARE. Revista SODEBRAS, v. 11, p. 116-122, 2016.

Ações do documento