High-performant and easy-to-use solutions for complex parallel problems
- Autores: Millán Álvarez Martínez
- Directores de la Tesis: Basilio B. Fraguela (dir. tes.), José Carlos Cabaleiro Domínguez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidade da Coruña ( España ) en 2024
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 157
- Tribunal Calificador de la Tesis: Javier Díaz Bruguera (presid.), Margarita Amor (secret.), Diego R. Llanos (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación en Tecnologías de la Información por la Universidad de A Coruña y la Universidad de Santiago de Compostela
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUC
- Resumen
- español
En las arquitecturas multinúcleo y sistemas distribuidos disponibles en la actualidad,explotar el paralelismo de las aplicaciones es necesario para alcanzar altos niveles de rendimiento. Lograr aprovechar todos los recursos de estos sistemas mediante la programación paralela no es algo trivial, y comúnmente se requiere un gran esfuerzo por parte del programador y un alto conocimiento de la tecnología y de los sistemas utilizados. A pesar de que existen múltiples investigaciones en el campo de desarrollo de aplicaciones paralelas, muchas de las soluciones actuales tienen limitaciones significativas en cuanto a su aplicabilidad, rendimiento y/o usabilidad. En esta Tesis se presentan nuevas herramientas de soporte al desarrollo de aplicaciones paralelas en forma de librerías de software con el objetivo de reducir así sus costes de desarrollo y mantenimiento. Estas herramientas proporcionan soluciones eficientes a problemas complejos, haciendo uso internamente de avanzadas técnicas paralelas para alcanzar altos rendimientos, mientras se mantiene de fácil uso para el usuario.Las dos primeras propuestas son librerías paralelas basadas en esqueletos que tienen como objetivo resolver problemas de divide y vencerás, especialmente aquellos desbalanceados y con altos niveles de recursividad. La primera lo hace para sistemas de memoria compartida, mientras que la segunda lo hace para sistemas híbridos de memoria distribuida-compartida. Finalmente, se presenta un nuevo modelo de paralelización especulativa a nivel de hilos y su implementación en una librería. Esta estrategia hace uso de técnicas de ejecución paralela especulativa para permitir la paralelización de casi cualquier bucle, incluso aquellos con dependencias que los hacen inicialmente difíciles de paralelizar, sin apenas necesitar realizar modificaciones en el código original. El lenguaje empleado para las implementaciones es C++, pues es un lenguaje ampliamente utilizado que proporciona un muy buen nivel de rendimiento,al mismo tiempo que permite programación genérica mediante plantillas y otras abstracciones, las cuales son perfectas para el desarrollo de librerías avanzadas de gran aplicabilidad.
- English
In the multicore architectures and distributed systems available today, exploitingapplication parallelism has become a necessity to achieve high-performance levels.Being able to take advantage of all the resources of these systems through parallelprogramming is not trivial, and commonly requires great eort on the part ofthe programmer and a high level of knowledge of the technology and systems used.Although there is multiple research in the eld of parallel application development,many of the current solutions have signicant limitations in terms of their applicability,performance and/or usability. This Thesis introduces new tools to support thedevelopment of parallel applications in the form of software libraries with the aim ofreducing their development and maintenance costs. These tools provide ecient solutionsto complex problems, internally making use of advanced parallel techniquesto achieve high performance, while remaining user-friendly. The rst two proposalsare parallel skeleton libraries that aim to solve divide-and-conquer problems, especiallythose with large imbalances and high levels of recursion. The rst does itfor shared memory systems, while the second does it for hybrid distributed-sharedmemory systems. Finally, a new thread-level speculative parallelization model andits implementation in a library are presented. This strategy makes use of speculativeparallel execution techniques to allow the parallelization of almost any loop,even those with dependencies that are initially dicult to parallelize, with hardlyany modications to the original code. The language used for the implementationsis C++. This widely used language provides an excellent performance level while allowing general programming through templates and other abstractions, which areperfect for developing advanced libraries with great applicability.
- español
