Distribuídas no Ambiente VPE-qGM
|
|
- Alice Mangueira
- 5 Há anos
- Visualizações:
Transcrição
1 Análise e Validação das Simulações Quânticas Paralelas e Distribuídas no Ambiente VPE-qGM Murilo F. Schmalfuss 1, Anderson B. de Avila 1, Renata H. S. Reiser 1, Maurício L. Pilla 1 1 Centro de Desenvolvimento Tecnológico Universidade Federal de Pelotas (UFPel) Caixa Postal Pelotas RS Brazil {mfschmalfuss,abdavila,reiser,pilla}@inf.ufpel.edu.br Abstract. This article presents an analysis of the results of quantum simulation times in the VPE-qGM enviroment. Hadamards transformations performed in qgm C -Analyzer library were parallelized with OpenMP and JCUDA in VirD- GM. The results of the simulations were compared with two other quantum simulators, the Libquantum library and the QuiDDPro. Resumo. Este artigo apresenta uma análise dos resultados dos tempos de simulações quânticas no ambiente VPE-qGM. As simulações analisadas foram transformações Hadamards executadas na biblioteca qgm C -Analyzer paralelizada com OpenMP e em GPUs através da implementação em JCUDA na VirD- GM. Os resultados das simulações foram comparados com outros dois simuladores quânticos, a biblioteca Libquantum e o QuiDDPro. 1. Introdução A Computação Quântica (CQ) é um paradigma fundamentado nos fenômenos da mecânica quântica [Nielsen and Chuang 2000]. A aplicação destes conceitos na computação permite alcançar um desempenho que pode chegar a ser exponencialmente maior do que computadores clássicos. Apesar de todos os esforços, vários desafios técnicos limitam os sistemas atuais à apenas alguns bits quânticos [Steeb and Hardy 2004]. Devido à indisponibilidade de hardware quântico, o estudo e desenvolvimento de aplicações na CQ usualmente é feito estritamente pela especificação matemática das computações ou por meio de ferramentas de simulação. Este último caracteriza a abordagem mais prática, entretanto a complexidade computacional associada à simulação de sistemas quânticos a partir de computadores clássicos limita o tamanho dos sistemas que podem ser simulados. O objetivo deste trabalho é analisar e validar os resultados obtidos com as implementações paralela e distribuída das bibliotecas responsáveis pela geração dos resultados das transformações quânticas, comparando com resultados obtidos com o estado da arte dos simuladores quânticos. Este artigo está dividido da seguinte forma. Conceitos básicos de Computação Quântica são apresentados na Seção 2. O ambiente em que este trabalho foi realizado, o VPE-qGM, é discutido na Seção 3. Após, a implementação da qgm C -Analyzer é detalhada na Seção 4 e os resultados são discutidos na Seção 6. Trabalhos relacionados são discutidos na Seção 5. Finalmente, as conclusões e trabalhos futuros são analisados na Seção
2 2. Conceitos Básicos de CQ Na CQ, o qubit é a unidade básica de informação, definido por um vetor de estado, unitário e bidimensional, genericamente descrito, na notação de Dirac [Nielsen and Chuang 2000], pela expressão ψ = α 0 + β 1. Os coeficientes α e β são números complexos correspondentes às amplitudes dos respectivos estados, respeitando a condição de normalização α 2 + β 2 = 1, a qual garante a unitariedade do vetor de estado do sistema, nesta expressão representado por (α, β) t. As amplitudes permitem que o sistema represente, simultaneamente, estados distintos, configurando um estado de superposição quântica, característica que origina o fenômeno do paralelismo quântico [Nielsen and Chuang 2000]. O espaço de estados de um sistema quântico de múltiplos qubits é compreendido pelo produto tensorial do espaço de estados de seus sistemas componentes. Considerando um sistema quântico de dois qubits, ψ = α 0 + β 1 e ϕ = γ 0 + δ 1, o espaço de estados é composto pelo produto tensor ψ ϕ, ou seja α 00 + β 01 + γ 10 + δ 11. A mudança de estado em um sistema quântico é feita por transformações quânticas unitárias, associadas a matrizes quadradas ortonormalizadas de ordem 2 N, sendo N a quantidade de qubits da transformação. 3. Ambiente VPE-qGM O ambiente VPE-qGM (Visual Programming Environment for the qgm Model) [Maron et al. 2013], fundamentado no modelo de processos qgm (Quantum Geometric Machine Model) [Reiser and Amaral 2010], é constituído de construtores para modelagem e simulação gráfica de aplicações quânticas. De acordo com o modelo qgm, a noção de portas quânticas pode ser substituída pelo conceito de sincronização de processos elementares (PEs). No ambiente VPE-qGM, o PE é um elemento estruturado por três atributos: (i) Ação: corresponde às transformações quânticas aplicadas a diferentes qubits em um mesmo instante de tempo; (ii) Parâmetros: contém dados auxiliares associados à definição das transformações quânticas; (iii) Posição: referente à posição de escrita em um espaço de memória global e compartilhada, na qual é armazenado o resultado do PE. Neste contexto, uma transformação quântica, aplicada à N qubits, pode ser modelada pela sincronização de 2 N PEs, cujas parametrizações satisfazem as condições equivalentes à definição dos vetores componentes da matriz (transformação unitária ou de medida) associada. Assim, durante a simulação, ocorre a execução (sequencial ou síncrona) dos PEs, os quais têm suas correspondentes computações efetuadas pela biblioteca qgm C - Analyzer, manipulando os dados presentes nas posições de memória e simulando o comportamento de um sistema quântico. 4. Biblioteca qgm C -Analyzer A biblioteca de execução dos PEs desenvolvida neste trabalho, denominada qgm C - Analyzer, implementa otimizações que controlam o aumento exponencial dos vetores componentes das Matrizes de Definição do Operador (MDOs) de múltiplos qubits, conforme introduzido em [Maron et al. 2011]. 333
3 Os resultados relacionados comprovam a redução no consumo de memória durante a simulação, suportando algoritmos com 11 qubits. Entretanto, o tempo total de simulação obtido permanece elevado, devido a quantidade de operações necessárias para simular uma transformação quântica. Tendo em vista que o crescimento da complexidade algoritmica se dá de forma exponencial, abordagens paralelas e distribuídas foram estudadas para otimizar os cálculos envolvidos na simulação de uma transformação quântica Funcionamento da Biblioteca A execução de PEs considera uma estratégia de geração dinâmica dos valores associados aos correspondentes vetores componentes da MDO. Para isso, as matrizes associadas às transformações quânticas básicas são substituídas por um conjunto de funções elementares. Para a transformação Hadamard (H), por exemplo, a M DO está caracterizada pela função elementar abaixo, onde a matriz correspondente está representada à esquerda e a função à direita 1 2 ( ) { 1 2, para linha = 0 H(linha, pos) = 1 pos 2, para linha = 1 (1) Todas as transformações suportadas pela biblioteca qgm C -Analyzer são definidas de forma análoga, evitando o armazenamento de estruturas de dados matriciais. Utilizando-se essas funções são construídas pilhas que armazenam os cálculos parciais das transformações. Por fim, todos os valores da última matriz são multiplicados pelos valores contidos na pilha, gerando os valores resultantes Paralelismo com OpenMP A biblioteca OpenMP possui um conjunto de rotinas e diretivas para a implementação do paralelismo. Ela utiliza o modelo fork-join: o código é executado sequencialmente por uma única thread até encontrar uma região paralela. Então, o trabalho é distribuído entre um pool de threads como se fossem realizados forks. Após, as threads são sincronizadas, de forma equivalente ao join. O algoritmo divide os operadores em listas, no caso de uma Hadamard de 15 qubits, são criadas três listas, H 15 [H 5 ] [H 5 ] [H 5 ]. O cálculo dos valores é gerado iterando a última lista com os valores contidos numa pilha. Na implementação paralela, cada thread possui uma cópia privada da pilha, e as memórias de escrita e leitura são compartilhadas entre todas as threads, pois cada valor calculado é escrito em uma posição diferente da memória. A divisão das threads é feita de forma a manter juntos os valores necessários para o cálculo de uma posição. Para isso as iterações são divididas levando em conta o número de colunas da primeira lista envolvida na transformação. Nos casos em que a transformação possui apenas uma lista, as threads são divididas de forma à calcular os valores referenters à própria lista, para que a distribuição do trabalho seja balanceada. A definição do número de threads utilizadas pela biblioteca é definida por uma váriavel de ambiente (OMP NUM THREADS), gerando uma implementação mais 334
4 flexível. Ou seja, dependendo da transformação quântica, tem-se um controle da granulosidade visando melhor desempenho da biblioteca. 5. Trabalhos Relacionados Esta seção apresenta os trabalhos de pesquisa relacionados, mostrando as abordagens utilizadas por outras frentes de pesquisa. Existem vários trabalhos relacionados, dentre os quais se destacam o módulo VirD-GM (Virtual Distributed Geometric Machine) [Avila et al. 2014] do ambiente VPE-qGM, a biblioteca Libquantum [Butscher and Weimer 2003] e o simulador quântico QuiDDPro [Viamontes 2007] VirD-GM A VirD-GM é um módulo do ambiente VPE-qGM responsável pelo gerenciamento transparente da simulação distribuída. Ela é desenvolvida em Java e atualmente conta com suporte à simulação sequencial em CPUs e massivamente paralela através de GPUs, implementada utilizando a interface JCUDA. A execução distribuída de algoritmos quânticos na VirD-GM é controlada por três módulos principais: (i) A VirD-Loader, que é responsável pela interpretação de arquivos descritores contendo o algoritmo a ser simulado e seu vetor de estado inicial; (ii) Escalonamento e controle de fluxo são tratados pelo módulo VirD-Launcher; (iii) O módulo VirD-Exec controla a comunicação e transferência de dados entre os clientes de execução, nomeados VirD-Clients. A simulação em GPUs, auxiliados pelo VirD-GM, consiste em buscar uma distribuição equilibrada das tarefas através dos VirD-Clients Libquantum A biblioteca Libquantum utiliza uma abordagem paralela utilizando OpenMP e otimiza a representação dos valores, omitindo os estados base cujas amplitudes são zero. Esta abordagem requer que os estados de base diferentes de zero sejam armazenadas assim como o número total de estados diferentes de zero. A forma como é projetada a biblioteca, não dá suporte a simulação de emaranhamento quântico, o que reduz a complexidade da biblioteca QuiDDPro O simulador QuiDDPro representa os estados quânticos multidimensionais e as transformações quânticas através de uma estrutura denominada QuIDD (Quantum Information Decision Diagram), definidos por blocos de valores. Os valores seguem padrões, sendo possível representá-los de forma compacta reduzindo os tempos de acesso à informação e consequentemente o tempo de simulação e o consumo de memória. O QuiDDPro também não suporta a simulação de emaranhamento quântico. 6. Resultados Para a realização dos testes foram simuladas transformações Hadamards de 14 a 21 qubits, abrangendo as quatro abordagens mencionadas no trabalho, todas deterministicas. 335
5 O número de qubits utilizados nas simulações foi limitado pela expansão exponencial do espaço de memória. A medida de desempenho analisada foi o tempo médio de simulação, para cada caso de teste foram realizadas 15 simulações. A máquina utilizada para os testes possui as seguintes configurações: Intel Core i7-3770, 8 GiB RAM e GPU NVidia GT640. Os resultados obtidos podem ser observados na Tabela 1, as simulações executadas na qgm C -Analyzer e na VirD-GM tiveram tempos de execução mais elevados que as outras abordagens, no entanto este resultado já era esperado. Devido a forma como a representação do vetor de estados é implementada no QuIDDPro e na Libquantum os tempos de acesso e o número de operações realizadas são muito menores. O desvio padrão das simulações foram omitidos da tabela por estarem todos abaixo de 1,6%. Tabela 1. Tempos de simulação Qubits Tempos de Simulação (s) qgm C -Analyzer VirD-GM (GPU) Libquantum QuiDDPro 14 1,1372 1,679 0, , ,6993 2,083 0, , ,779 2,319 0, , ,78 7,469 0, , ,16 23,604 0, , ,21 86,404 0, , NE 1 345,433 0, , NE ,844 0, , Não executado devido ao elevado tempo de simulação necessário Figura 1. Gráfico dos resultados das simulações nas quatro abordagens. Ainda nestes resultados é possível observar que os tempos de simulação para 14 qubits na qgm C -Analyzer foram menores que na VirD-GM. Sendo a VirD-GM um gerenciador de simulação distribuído, a cópia de grande volume de dados para um número de operações não muito alto interfere no desempenho da simulação. 336
6 A Figura 1 permite analisar a escalabilidade das bibliotecas. As abordagens utilizadas pelo ambiente VPE-qGM apresentaram um crescimento exponencial no tempo de simulação, enquanto as outras abordagens, Libquantum e QuiDDPro, apresentaram um crescimento linear. O ambiente VPE-qGM se propõe a ser um ambiente de simulação quântica completo, simulando os efeitos de superposição quântica e emaranhamento quântico, portanto, a forma como são realizados os cálculos, calculando paralelamente todo o estado, torna a simulação mais complexa. 7. Conclusões Os resultados obtidos pela biblioteca qgm C -Analyzer ainda estão distantes do estado-daarte em simuladores quânticos, porém o objetivo do ambiente VPE-qGM é ser flexível e permitir que o usuário possa modelar e simular seus circuitos de forma gráfica, oferecendo recursos para a criação de novas portas quânticas. Estas características representam a vantagem do ambiente em relação às outras bibliotecas, que oferecem apenas portas já definidas e a modelagem dos circuitos é feita de forma textual. Com a abordagem distribuída da VirD-GM e a paralela da qgm C -Analyzer, um modelo de computação heterogênea englobando as duas abordagens é justificada para otimizar os tempos de simulações. Transformações que necessitam um elevado número de operações seriam destinadas as GPUs enquanto as demais transformações seriam distribuídas entre as CPUs. O desafio desta proposta é o controle do volume de dados transportados para cada máquina do cluster, pois para cada nodo é necessário copiar toda a memória, ocasionando um grande fluxo de dados, limitando o desempenho. Para trabalhos futuros busca-se uma otimização da estrutura que representa o vetor de estados, buscando padrões para a simplificação da estrutura. Referências Avila, A., Maron, A., Reiser, R., Pilla, M., and Yamin, A. (2014). Gpu-aware distributed quantum simulation. In Proc. of the SAC 14, pages 1 6. Butscher, B. and Weimer, H. (2003). Simulation eines quantencomputers. Maron, A., Ávila, A., Reiser, R., and Pilla, M. (2011). Introduzindo uma nova abordagem para simulação quântica com baixa complexidade espacial. In Anais do DINCON 2011, pages 1 6. SBMAC. Maron, A., Reiser, R., and Pilla, M. (2013). High-performance quantum computing simulation for the quantum geometric machine model. In Proc. of CCGRID 2013, pages 1 8. Nielsen, M. A. and Chuang, I. L. (2000). Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press. Reiser, R. and Amaral, R. (2010). The quantum states space in the qgm model. In Proc. of the III WEICIQ, pages , Petrópolis/RJ. LNCC Publisher. Steeb, W. H. and Hardy, Y. (2004). Problems and solutions in Quantum Computing and Quantum Information. World Scientific, New Jersey. Viamontes, G. (2007). Efficient Quantum Circuit Simulation. Phd thesis, The University of Michigan. 337
SIMULAÇÃO DA TRANSFORMADA QUÂNTICA DE FOURIER COM O SIMULADOR ZENO
169 SIMULAÇÃO DA TRANSFORMADA QUÂNTICA DE FOURIER COM O SIMULADOR ZENO José Filipe de Lima, Rodrigo Soares Semente Departamento de Ciências Exatas e Naturais DCEN - Universidade Federal Rural do Semi-Árido
de petróleo. Um novo domínio chamado computação de propósito geral em processadores gráficos (GPGPU) surgiu quando os pipelines de gráficos de
12 1 1.1. Motivações Dentre os tipos de técnicas de Inteligência Artificial existentes, as técnicas de Programação Genética (PG) continuam mudando rapidamente conforme os pesquisadores e profissionais
Introdução à Computação Quântica
Introdução à Computação Quântica Aula 2 Computação quântica: princípios matemáticos e físicos Renato de Oliveira Violin José Hiroki Saito Departamento de Computação - UFSCar Conteúdo Bits quânticos (qubits).
Introdução a Circuitos Quânticos
UFCG - Universidade Federal de Campina Grande DSC - Departamento de Sistemas e Computação a aab@dsc.ufcg.edu.br a Roteiro a A computação quântica é um domínio recente, engloba três áreas: física, computação
Especificando uma Arquitetura Básica para Conversão de Circuitos Quânticos para o Modelo qgm
Especificando uma Arquitetura Básica para Conversão de Circuitos Quânticos para o Modelo qgm Adriano Maron, Anderson Ávila, Renata Reiser, Maurício Pilla 1 Centro de Desenvolvimento Tecnológico Universidade
Aluno de Pós-Graduação em Engenharia de Software para Dispositivos Móveis pela UNINTER
COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO NA PROGRAMAÇÃO PARALELA HÍBRIDA (MPI + OPENMP) NA BUSCA DE TEXTO EM ARQUIVOS 1 COMPARISON OF PERFORMANCE IN HYBRID PARALLEL PROGRAMMING (MPI + OPENMP) IN SEARCH OF TEXT IN FILES
Introdução OpenMP. Nielsen Castelo Damasceno
Introdução OpenMP Nielsen Castelo Damasceno Computação de auto desempenho Processamento Paralelo Memória Distribuída e Compartilhada Modelo de programação OpenMP Métricas de Desempenho Computação de auto
OpenMP: Variáveis de Ambiente
Treinamento OpenMP C/C++ 1 TREINAMENTO OpenMP C/C++ Módulo 1 Computação de Alto Desempenho Módulo 2 OpenMP: Construtores Paralelos Módulo 3 OpenMP: Diretivas de sincronização Módulo 4 OpenMP: Funções de
DESENVOLVIMENTO DE UM ALGORITMO PARALELO PARA APLICAÇÃO EM CLUSTER DE COMPUTADORES
DESENVOLVIMENTO DE UM ALGORITMO PARALELO PARA APLICAÇÃO EM CLUSTER DE COMPUTADORES João Ricardo Kohler Abramoski (PAIC/FUNDAÇÃO ARAUCÁRIA), Sandra Mara Guse Scós Venske (Orientadora), e-mail: ssvenske@unicentro.br
Uma ferramenta de simulação numérica e simbólica de circuitos quânticos
1 o Workshop Escola de Computação e Informação Quântica Pelotas (RS) - Outubro de 2006 Uma ferramenta de simulação numérica e simbólica de circuitos quânticos Universidade Federal da Campina Grande - UFCG
Implementando Algoritmo de Deutsch
Implementando Algoritmo de Deutsch Luiz Carlos Soares CIRQUEIRA 1 ; Ardiley Torres AVELAR. Instituto de Física luizcsc1@hotmail.com 1 ; ardiley@gmail.com Palavras-chave: algoritmos; porta quântica; cavidade.
Computadores e Programação (DCC/UFRJ)
Computadores e Programação (DCC/UFRJ) Aula 3: 1 2 3 Abstrações do Sistema Operacional Memória virtual Abstração que dá a cada processo a ilusão de que ele possui uso exclusivo da memória principal Todo
Simulação Distribuída de Algoritmos Quânticos via GPUs
See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/67097453 Simulação Distribuída de Algoritmos Quânticos via GPUs CONFERENCE PAPER OCOBER 04
Ferramentas para Programação em Processadores Multi-Core
Ferramentas para Programação em Processadores Multi-Core Prof. Dr. Departamento de Informática Universidade Federal de Pelotas Sumário Introdução Arquiteturas multi-core Ferramentas de programação Prática
Arranjo de Processadores
Um arranjo síncrono de processadores paralelos é chamado arranjo de processadores, consistindo de múltiplos elementos processadores (EPs) sob a supervisão de uma unidade de controle (UC) Arranjo de processadores
Sparse Matrix-Vector Multiplication on GPU: When Is Rows Reordering Worthwhile?
Sparse Matrix-Vector Multiplication on GPU: When Is Rows Reordering Worthwhile? Paula Prata João Muranho Instituto de Telecomunicações Departamento de Informática Universidade da Beira Interior Instituto
UFCG IQuanta DSC. Cheyenne R. G. Isidro Bernardo Lula Júnior
Um Algoritmo para Transformar Autômatos Finitos Não- Determinísticos em Autômatos Finitos Quânticos Preservando o Número de Estados e a Linguagem Reconhecida Cheyenne R. G. Isidro cha@dsc.ufcg.edu.br Bernardo
A IMPORTÂNCIA DE THREADS NO DESEMPENHO DE APLICAÇÕES
A IMPORTÂNCIA DE THREADS NO DESEMPENHO DE APLICAÇÕES Euzébio da Costa Silva 1, Victor Pereira Ribeiro 2, Susana Brunoro Costa de Oliveira 3 1 29520-000, euzebioprogramacao@gmail.com 2 29520-000, victor3ifes@gmail.com
Aplicação de Processamento Paralelo com GPU a Problemas de Escoamento Monofásico em Meios Porosos. Bruno Pereira dos Santos Dany Sanchez Dominguez
Aplicação de Processamento Paralelo com GPU a Problemas de Escoamento Monofásico em Meios Porosos Bruno Pereira dos Santos Dany Sanchez Dominguez 1 Roteiro 1. Introdução 2. Five-Spot Problem 3. Modelagem
AULA 06: PROGRAMAÇÃO EM MÁQUINAS PARALELAS
ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES II AULA 06: PROGRAMAÇÃO EM MÁQUINAS PARALELAS Prof. Max Santana Rolemberg Farias max.santana@univasf.edu.br Colegiado de Engenharia de Computação PROGRAMAÇÃO PARALELA
Fundamentos da Teoria Quântica da Informação
Fundamentos da Teoria Quântica da Informação Aluno: Julio Nicolini Orientador: Guilherme Temporão Introdução Em 1927, Heisenberg formulou o seu Princípio da Incerteza, introduzindo a ideia altamente contra-intuitiva
Um estudo de Caso para o Modelo qgm: Interferômetro de Mach-Zehnder
Anais do VII Simpósio de Informática da Região Centro do RS - SIRC/RS 8 - ISBN 978-85-88667-89- Santa Maria - RS, junho de 8. Um estudo de Caso para o Modelo qgm: Interferômetro de Mach-Zehnder Rafael
OpenMP. Slides baseados em tutorial de Tim Mattson da Intel
OpenMP Slides baseados em tutorial de Tim Mattson da Intel O que é OpenMP? Uma especificação para um conjunto de diretivas de compilação, rotinas de biblioteca e variáveis de sistema que podem ser utilizadas
Universidade Federal do Rio de Janeiro Informática DCC/IM. Arquitetura de Computadores II. Arquiteturas MIMD. Arquiteturas MIMD
Universidade Federal do Rio de Janeiro Informática DCC/IM Arquitetura de Computadores II Arquiteturas MIMD Arquiteturas MIMD As arquiteturas MIMD dividem-se em dois grandes modelos: Arquiteturas MIMD de
Tópicos Avançados em Sistemas Computacionais: Infraestrutura de Hardware Aula 02
Tópicos Avançados em Sistemas Computacionais: Infraestrutura de Hardware Aula 02 Prof. Max Santana Rolemberg Farias max.santana@univasf.edu.br Colegiado de Engenharia de Computação POR QUE APRENDER CONCEITOS
Modelo de Programação Paralela
Modelo de Programação Paralela As arquiteturas paralelas e distribuídas possuem muitos detalhes Como especificar uma solução paralela pensando em todos esses detalhes? O que queremos? Eecutar a solução
Estudo de Desempenho Sobre a Biblioteca Int-Haar
Estudo de Desempenho Sobre a Biblioteca Int-Haar Autores: Vinícius Santos Maurício Pilla Renata Reiser Alice Kozakevicius Apresentador: Lucas Agostini Universidade Federal de Pelotas Ciência da Computação
UM ESTUDO COMPARATIVO DE DESEMPENHO UTILIZANDO PROGRAMAÇÃO SEQUENCIAL VS PARALELA APLICADO EM ALGORITMOS GENÉTICOS 1
UM ESTUDO COMPARATIVO DE DESEMPENHO UTILIZANDO PROGRAMAÇÃO SEQUENCIAL VS PARALELA APLICADO EM ALGORITMOS GENÉTICOS 1 Eldair F. Dornelles 2, Henrique A. Richter 3, Miquéias F. M. Trennepohl 4, Taís T. Siqueira
Paradigmas de Processamento Paralelo na Resolução do Fractal de Mandelbrot
Paradigmas de Processamento Paralelo na Resolução do Fractal de Mandelbrot Bruno Pereira dos Santos Dany Sanchez Dominguez Universidade Estadual de Santa Cruz Cronograma Introdução Serial vs Processamento
1.1 Descrição do problema A programação genética (PG) é uma meta-heurística utilizada para gerar programas de computadores, de modo que o computador
1 Introdução 1.1 Descrição do problema A programação genética (PG) é uma meta-heurística utilizada para gerar programas de computadores, de modo que o computador possa resolver problemas de forma automática
Aula 01. Murilo V. G. da Silva DINF/UFPR
Aula 01 DINF/UFPR Antes de qualquer coisa... Computação quântica é algo quente nos noticiários... Antes de qualquer coisa... Computação quântica é algo quente nos noticiários... mas Antes de qualquer coisa...
Sistema Operacional. Etapa
Etapa 1-2017 HARDWARE PARTE FÍSICA DA MÁQUINA HARDWARE HARDWARE HARDWARE SOFTWARE PARTE LÓGICA DA MÁQUINA SOFTWARE INTERMEDIÁRIO ENTRE O HARDWARE E O SOFTWARE PRINCIPAL PROGRAMA DO COMPUTADOR Um sistema
Uma Introdução à Computação Quântica
Uma Introdução à Computação Quântica por Bernardo Lula Júnior 1 e Aércio Ferreira de Lima 2 1 Departamento de Sistemas e Computação Universidade Federal de Campina Grande lula@dsc.ufcg.edu.br 2 Departamento
SSC510 Arquitetura de Computadores. 6ª aula
SSC510 Arquitetura de Computadores 6ª aula PARALELISMO EM NÍVEL DE PROCESSOS PROFA. SARITA MAZZINI BRUSCHI Tipos de Paralelismo Instrução (granulosidade fina) Paralelismo entre as instruções Arquiteturas
Palavras-chave: (banco de dados; prontuário médico; paciente); deve vir logo abaixo do resumo
BANCO DE DADOS PARA UM PRONTUÁRIO MÉDICO ELETRÔNICO Nome dos autores: Igor Barreto Rodrigues¹; Patrick Letouze Moreira² 1 Aluno do Curso de Ciência da Computação; Campus de Palmas; e-mail: igor.cientista@uft.edu.br
4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos
4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos 4.1. Introdução Os sistemas de potência interligados vêm adquirindo maior tamanho e complexidade, aumentando a dependência de sistemas de controle tanto em operação
Análise de Desempenho da Paralelização do Problema de Caixeiro Viajante
Análise de Desempenho da Paralelização do Problema de Caixeiro Viajante Gabriel Freytag Guilherme Arruda Rogério S. M. Martins Edson L. Padoin Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande
Sistemas Operacionais. Conceitos de Hardware
Sistemas Operacionais Conceitos de Hardware Sumário 1. Introdução 7. RISC e CISC 2. Processador 1. Operações de Processamento 2. Unidade de Controle 3. Ciclos de uma Instrução 3. Memória 1. Memória Principal
Construtores de Sicronização em OpenMP
Construtores de Sicronização em OpenMP Esbel Tomás Valero Orellana Bacharelado em Ciência da Computação Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas Universidade Estadual de Santa Cruz evalero@uesc.br
Sistemas Distribuídos
Sistemas Distribuídos Classificação de Flynn Fonte: Professoras. Sarita UFRJ e Thais V. Batista - UFRN Arquiteturas Paralelas Computação Paralela Conceitos Permite a execução das tarefas em menor tempo,
SISTEMAS OPERACIONAIS
SISTEMAS OPERACIONAIS Introdução a Sistemas Operacionais Andreza Leite andreza.leite@univasf.edu.br Plano de Aula Introdução aos Sistemas Operacionais Fundamentação Teórica Evolução Histórica Características
Bacharelado em Sistemas de Informação Sistemas Operacionais. Prof. Filipo Mór
Bacharelado em Sistemas de Informação Sistemas Operacionais Prof. Filipo Mór WWW.FILIPOMOR.COM - REVISÃO ARQUITETURAS PARALELAS Evolução das Arquiteturas Evolução das Arquiteturas Entrada CPU Saída von
Matéria: Sistema Computacional - SC. Prof.: Esp.: Patrícia Dias da Silva Peixoto
Matéria: Sistema Computacional - SC Prof.: Esp.: Patrícia Dias da Silva Peixoto SISTEMA OPERACIONAL E TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS O QUE É UM SISTEMA OPERACIONAL (S.O.). Por mais complexo que possa parecer,
Os efeitos do paralelismo e relações de thesaurus em uma ferramenta de busca em bases textuais
72 Resumos Expandidos: XII Mostra de Estagiários e Bolsistas... Os efeitos do paralelismo e relações de thesaurus em uma ferramenta de busca em bases textuais Renan Gomes Pereira¹ Maria Fernanda Moura²
Parte I Multiprocessamento
Sistemas Operacionais I Estrutura dos SO Prof. Gregorio Perez gregorio@uninove.br 2004 Parte I Multiprocessamento Roteiro 1 Multiprocessadores em Sistemas Fortemente Acoplados 1.1 1.2 1.3 Processamento
Programação de Alto Desempenho - 2. Prof: Carla Osthoff
Programação de Alto Desempenho - 2 Prof: Carla Osthoff E-mail: osthoff@lncc.br 3- Modelos de programação paralela Shared Memory/Threads Posix Win32 treads OpenMP Message Passing MPI Data Parallel OpenCL/Cuda
Sistemas Operacionais. Tipos de SO
Sistemas Operacionais Tipos de SO Tipos de Sistemas Operacionais Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Monoprogramáveis/ Monotarefas Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefas Sistemas com Múltiplos Processadores
Adaptação Dinâmica desistemas Distribuídos p.1/54
Adaptação Dinâmica de Sistemas Distribuídos Francisco José da Silva e Silva Orientadores: Prof. Dr. Markus Endler Prof. Dr. Fabio Kon Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo
4 Implementação do Gerador de arquivos VRML - VRMLGer
29 4 Implementação do Gerador de arquivos VRML - VRMLGer Neste capítulo são apresentados o desenvolvimento do Gerador de arquivos VRML - VRMLGer, a linguagem de programa utilizada, a estrutura da entrada
Técnicas de Processamento Paralelo na Geração do Fractal de Mandelbrot
Técnicas de Processamento Paralelo na Geração do Fractal de Mandelbrot Bruno Pereira dos Santos Dany Sanchez Dominguez Esbel Tomás Evalero Orellana Universidade Estadual de Santa Cruz Roteiro Breve introdução
Introdução a Sistemas Operacionais. Adão de Melo Neto
Introdução a Sistemas Operacionais Adão de Melo Neto 41 Definição de SO Sistema Operacional É um conjunto de rotinas (programa) executado pelo processador que controla o funcionamento do computador como
Sistemas Operacionais Aula 3
Sistemas Operacionais Aula 3 Anderson L. S. Moreira anderson.moreira@recife.ifpe.edu.br http://dase.ifpe.edu.br/~alsm Curso de Análise e Desenvolvimento de Sistemas de Informação Recife - PE O que fazer
Sistemas Distribuídos e Paralelos
Sistemas Distribuídos e Paralelos Aula #6: Programação paralela em sistemas de memória compartilhada. ISUTIC - 2016 Eng. Alexander Rodríguez Bonet Aula de hoje Regiões paralelas. Cláusulas de âmbito. Partilha
BLOCKSIM. Simulador de Sistemas Dinâmicos por Diagrama de Blocos
BLOCKSIM Simulador de Sistemas Dinâmicos por Diagrama de Blocos ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO... 2 2. DEFINIÇÃO DA ENTRADA DE DADOS... 2 3. CONCEITO DE PROGRAMAÇÃO... 4 4. RESULTADOS... 5 1 1. Introdução O BLOCKSIM
Memória Compartilhada e Distribuída. _ Notas de Aula _ Prof. Tiago Garcia de Senna Carneiro DECOM/UFOP
Introdução Memória Compartilhada e Distribuída _ Notas de Aula _ Prof. Tiago Garcia de Senna Carneiro DECOM/UFOP Um sistema de memória compartilhada faz a memória física global de um sistema igualmente
18/10/2010. Unidade de Controle Controle. UC Microprogramada
Arquitetura de Computadores Unidade de Controle Controle Microprogramado Prof. Marcos Ribeiro Quinet de Andrade Universidade Federal Fluminense - UFF Pólo Universitário de Rio das Ostras - PURO UC Microprogramada
Computação Paralela (CUDA)
Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Departamento de Eletrônica e Computação Computação Paralela (CUDA) Hussama Ibrahim hussamaibrahim@ufam.edu.br Notas de Aula Baseado nas Notas de
PARALELIZAÇÃO DE ALGORITMO DE INSPEÇÃO DE ROTAS UTILIZANDO PERMUTAÇÃO LEXICOGRÁFICA 1
PARALELIZAÇÃO DE ALGORITMO DE INSPEÇÃO DE ROTAS UTILIZANDO PERMUTAÇÃO LEXICOGRÁFICA 1 Jessica De Almeida Berlezi 2, Janiel Ceretta Foletto 3, Edson Luiz Padoin 4, Rogério S. M. Martins 5. 1 Trabalho realizado
SUMÁRIO. 1.3 CONCEITOS DE SISTEMA OPERACIONAL Processos Arquivos O shell 42
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 21 1.1 O QUE É O SISTEMA OPERACIONAL? 23 1.1.1 O sistema operacional como uma máquina estendida 23 1.1.2 O sistema operacional como gerenciador de recursos 24 1.2 HISTÓRIA DOS SISTEMAS
ANÁLISE DE SISTEMAS. Diagrama de atividades. por. Antônio Maurício Pitangueira
ANÁLISE DE SISTEMAS Diagrama de atividades por Antônio Maurício Pitangueira 1 Diagrama de atividade Há diversos diagramas da UML que descrevem os aspectos dinâmicos de um sistema. diagramas de estados,
Definindo melhor alguns conceitos
Definindo melhor alguns conceitos Concorrência termo mais geral, um programa pode ser constituído por mais de um thread/processo concorrendo por recursos Paralelismo uma aplicação é eecutada por um conjunto
Processamento de áudio em tempo real utilizando dispositivos não convencionais:
Processamento de áudio em tempo real utilizando dispositivos não convencionais: Processamento paralelo com Pure Data e GPU. André Jucovsky Bianchi ajb@ime.usp.br Departamento de Ciência da Computação Instituto
ANÁLISE DE DESEMPENHO COM A PARALELIZAÇÃO DO CÁLCULO DE NÚMEROS PERFEITOS 1
ANÁLISE DE DESEMPENHO COM A PARALELIZAÇÃO DO CÁLCULO DE NÚMEROS PERFEITOS 1 Éder Paulo Pereira 2, Gilberto Przygoda Marmitt 3, Emilio Hoffmann De Oliveira 4, Edson Luiz Padoin 5, Carlos Eduardo Das Chagas
SSC0112 Organização de Computadores Digitais I
SSC0112 Organização de Computadores Digitais I 18ª Aula Hierarquia de memória Profa. Sarita Mazzini Bruschi sarita@icmc.usp.br 1 Memória Cache Método de Acesso: Associativo Localização de dados na memória
Introdução ao OpenMP
Introdução ao OpenMP Threads em CPU multicore Rogério A. Gonçalves 1,2 Alfredo Goldman 2 1 Departamento de Computação (DACOM) Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) 2 Departamento de Ciência
INTRODUÇÃO À ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES. Função e Estrutura. Introdução Organização e Arquitetura. Organização e Arquitetura
Introdução Organização e Arquitetura INTRODUÇÃO À ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Eduardo Max Amaro Amaral Arquitetura são os atributos visíveis ao programador. Conjunto de instruções, número
Engenharia de Software Simulado para a 1ª Avaliação Bimestral Professor: Danilo Giacobo - RESPOSTAS
Engenharia de Software Simulado para a 1ª Avaliação Bimestral Professor: Danilo Giacobo - RESPOSTAS 1. Com relação à engenharia de software, julgue os itens seguintes. Engenharia de software não está relacionada
1 Introdução. I know because I must know. It's my purpose. It's the reason I'm here. (The Matrix) 1.1 Objetivos do trabalho
1 Introdução I know because I must know. It's my purpose. It's the reason I'm here. (The Matrix) 1.1 Objetivos do trabalho Os hardwares gráficos atualmente podem ser considerados como verdadeiros processadores
Mini-curso de Spintrônica
Mini-curso de Spintrônica V Escola de Matogrossense de Física Tatiana G. Rappoport UFRJ http://www.if.ufrj.br/~tgrappoport I. Introdução II. Background III. Spintrônica em metais IV. Spintrônica em semicondutores
Paralelização de Algoritmos de CFD em Clusters Multi-Core MC7. Escola de Verão Arquiteturas Multi-Core
RSS-Verão-01/08 p.1/36 Paralelização de Algoritmos de CFD em Clusters Multi-Core MC7 Escola de Verão 2008 Arquiteturas Multi-Core Renato S. Silva LNCC - MCT Janeiro de 2008 RSS-Verão-01/08 p.2/36 Objetivo:
Apresentação. Sistemas Operacionais. Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Computação Prof. Dr. rer. nat. Daniel D.
GSI018 Sistemas Operacionais Apresentação Sistemas Operacionais Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Computação Prof. Dr. rer. nat. Daniel D. Abdala Nesta Aula Motivação acerca da disciplina;
Paralelismo em Computadores com Tecnologia Multicore
IFRN - Pau dos Ferros Pau dos Ferros/RN, 25 de fevereiro de 2016 O minicurso Descrição: Para se utilizar os vários núcleos de processamento disponíveis nos computadores atuais de forma eficiente, faz necessário
Circuitos Quânticos: uma introdução
Circuitos Quânticos: uma introdução Aércio Ferreira de Lima DF/CCT/UFCG Bernardo Lula Júnior DSC/CCT/UFCG WECIQ2006 Roteiro Mecânica quântica (30min) dualidade onda x partícula superposição e interferência
Redes P2P Gnutella e Simuladores
Redes P2P Gnutella e Simuladores Definições de P2P P2P é o compartilhamento de recursos e serviços pela troca direta entre sistemas. WG P2P Intel, 2001 P2P é uma classe de aplicações que tira proveito
Introdução à Computação: Máquinas Multiníveis
Introdução à Computação: Máquinas Multiníveis Beatriz F. M. Souza (bfmartins@inf.ufes.br) http://inf.ufes.br/~bfmartins/ Computer Science Department Federal University of Espírito Santo (Ufes), Vitória,
Introduzindo um Ambiente de Programação Visual para a Máquina Geométrica
Introduzindo um Ambiente de Programação Visual para a Máquina Geométrica Marcos B. Cardoso, Renata H. Sander Reiser, Antônio C. da R. Costa, Lucas L. Borba, Diego G. Prestes Escola de Informática Universidade
Uma Arquitetura de Co-Processador para Simulação de Algoritmos Quânticos em FPGA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE INFORMÁTICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM COMPUTAÇÃO CALEBE MICAEL DE OLIVEIRA CONCEIÇÃO Uma Arquitetura de Co-Processador para Simulação de Algoritmos
As principais contribuições do presente trabalho são as seguintes:
5 Conclusões Nesta dissertação, foram estudadas algumas das principais características que dificultam a provisão de QoS em sistemas operacionais de propósito geral, de forma a relacioná-las com soluções
Chapter 4: Threads. Operating System Concepts 8th Edition
Chapter 4: Threads Sobre a apresentação (About the slides) Os slides e figuras dessa apresentação foram criados por Silberschatz, Galvin e Gagne em 2009. Esse apresentação foi modificada por Cristiano
Mecanismos de Interrupção e de Exceção, Barramento, Redes e Sistemas Distribuídos. Sistemas Operacionais, Sistemas
Arquitetura de Computadores, Arquitetura de Computadores Organização de Computadores, Conjunto de Instruções, Sistemas Operacionais, Sistemas Operacionais, Sistemas Mecanismos de Interrupção e de Exceção,
SSC0611 Arquitetura de Computadores
SSC0611 Arquitetura de Computadores 5ª e 6ª Aulas Revisão de Hierarquia de Memória Profa. Sarita Mazzini Bruschi sarita@icmc.usp.br 1 Memória Memória Todo componente capaz de armazenar bits de informação
Alocação de máquinas virtuais no CloudSim e OpenStack Symphony
Alocação de máquinas virtuais no CloudSim e OpenStack Symphony Guilherme B. Schneider 1, Renata H. S. Reiser 1, Mauricio L. Pilla 1, Vítor A. Ataides 1 1 Universidade Federal de Pelotas (UFPEL) Computação
é a saida do melhor individuo. A configuração de parâmetros da
61 4 4.1. Configuração Neste capítulo, comparam-se os resultados e o desempenho obtidos pela PGLIQ com a extensão do modelo proposto GPU-PGLIQ-I que foi desenvolvido nesta dissertação. Apresentam-se dois
4. Algoritmos de Busca em Vetores
Introdução à Computação II 5952011 4. Algoritmos de Busca em Vetores Prof. Renato Tinós Local: Depto. de Computação e Matemática (FFCLRP/USP) 1 Principais Tópicos 4.1. Introdução 4.2. Busca Linear 4.2.1.
Arquitetura e Organização de Computadores
Arquitetura e Organização de Computadores Unidade Central de Processamento (CPU) Givanaldo Rocha de Souza http://docente.ifrn.edu.br/givanaldorocha givanaldo.rocha@ifrn.edu.br Baseado nos slides do capítulo
Lista - RAID. c) Redundância d) Capacidade
Lista - RAID 1. O principal objetivo do RAID é a a) Autenticidade b) Compactação c) Redundância d) Capacidade e) Qualidade 2. As soluções de RAID 1 necessitam de, no mínimo, dois discos, possuem bom desempenho
6 Análise Dinâmica. 6.1 Modelagem computacional
6 Análise Dinâmica O presente capítulo apresenta um estudo do comportamento dinâmico da coluna de aço estaiada, abrangendo análises modais para determinação da freqüência natural, com e sem protensão [32]
Subsistemas de E/S Device Driver Controlador de E/S Dispositivos de E/S Discos Magnéticos Desempenho, redundância, proteção de dados
Sistemas Operacionais Prof. Esp. André Luís Belini Bacharel em Sistemas de Informações MBA em Gestão Estratégica de Negócios Gerência de Dispositivos Subsistemas de E/S Device Driver Controlador de E/S
Introdução à Computação Quântica
Introdução à Computação Quântica Aula 3 Computação quântica: portas lógicas e circuitos Renato de Oliveira Violin José Hiroki Saito Departamento de Computação - UFSCar Conteúdo Portas lógicas e circuitos.
Utilização do solidthinking Embed como interface gráfica para a construção de modelos de processos termofluidodinâmicos
Utilização do solidthinking Embed como interface gráfica para a construção de modelos de processos termofluidodinâmicos 1 Introdução Este artigo tem por objetivo descrever as etapas de desenvolvimento
Arquitetura de Computadores. Processamento Paralelo
Arquitetura de Computadores Processamento Paralelo 1 Multiprogramação e Multiprocessamento Múltiplas organizações de computadores Single instruction, single data stream - SISD Single instruction, multiple
4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos
4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos 4.1 Introdução Com o elevado índice de expansão dos sistemas elétricos de potência, os freqüentes aumentos nas interligações e o alto número de variáveis que envolvem
Mecânica Quântica para Sistemas Fechados
1 / 21 Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Naturais e Exatas Programa de Pós-Graduação em Física Grupo de Teoria da Matéria Condensada Mecânica Quântica para Sistemas Fechados Jonas
Componente de aplicação. Figura 1 - Elementos funcionais de uma aplicação sendo executados de forma distribuída
11 1 Introdução Recentes avanços em redes de computadores impulsionaram a busca e o desenvolvimento de meios para facilitar e acelerar o desenvolvimento de aplicações em sistemas distribuídos, tornando
Arquitetura de Sistemas Operacionais Francis Berenger Machado / Luiz Paulo Maia (Material Adaptado)
Arquitetura de Sistemas Operacionais Francis Berenger Machado / Luiz Paulo Maia (Material Adaptado) Capítulo 3 Concorrência Agenda Introdução Interrupções e exceções Operações de Entrada/Saída Buffering
A Revolução da Computação Quântica
A Revolução da Computação Quântica Ulisses Mello, PhD Diretor, IBM Research Brasil IBM Research IBM Q System One Nos próximos 20 minutos vou responder 5 questões? 1. Qual a diferença entre Computação Quântica
2, ao medirmos um observável deste estado que possui autovetores 0 e 1, obtemos o resultado 0 com probabilidade α 2, e 1 com probabilidade β 2.
4 Informação Quântica A teoria da Informação Quântica foi basicamente desenvolvida na última década (3, 10, 16). Nosso objetivo neste capítulo é apresentar sua estrutura fundamental, o bit quântico, e
Capítulo 2. Multiprogramação. Conteúdo. Objetivo. Recordando. Recordando. DCA-108 Sistemas Operacionais
DCA-108 Sistemas Operacionais Capítulo 2 Luiz Affonso Guedes www.dca.ufrn.br/~affonso affonso@dca.ufrn.br Multiprogramação Luiz Affonso Guedes 1 Luiz Affonso Guedes 2 Conteúdo Caracterização de um SO Moderno
SSC510 Arquitetura de Computadores 1ª AULA
SSC510 Arquitetura de Computadores 1ª AULA REVISÃO DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Arquitetura X Organização Arquitetura - Atributos de um Sistema Computacional como visto pelo programador, isto é a estrutura
Paralelismo de dados. (execução de simultaneidade) Tipo de arquitetura paralela SIMD. SIMD (Single Instruction Multiple Data)
Paralelismo de dados (execução de simultaneidade) Em métodos tradicionais de programação (processamento sequencial), uma grande quantidade de dados é processada em um único núcleo de uma CPU, enquanto