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Utilização do processador Cell para o processamento de dados obtidos por tomografia aplicada a materiais compósitos

Author(s): Paiva, Pedro Emanuel Pinto de

Date: 2011

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10362/6095

Origin: Repositório Institucional da UNL

Subject(s): Processamento de dados tomográficos; Processamento paralelo; Processadores com múltiplos núcleos de processamento heterogéneos; Processador Cell Broadband Engine


Description

Os materiais compósitos, em que numa base (matriz) se dispersam partículas (reforços), são muito usados em várias áreas como a aeronáutica. Quando os engenheiros de Materiais testam novas formas de fabricar estes materiais, usam dados obtidos em tomógrafos de raios X para caracterizar a população de reforços. Os dados gerados pelos tomógrafos exigem grandes capacidades de processamento, não só pelo seu volume (da ordem de 1 Gbyte) como pela complexidade computacional de alguns algoritmos. É possível reduzir os tempos de execução de algumas fases de processamento de dados tomográficos fazendo a paralelização dos algoritmos correspondentes. Em trabalhos anteriores,foram usados multiprocessadores de memória distribuída e de memória partilhada como plataforma de execução dessas versões dos algoritmos. O Cell Broadband Engine (Cell BE) é multi-processador heterogéneo desenhado para oferecer uma elevada capacidade de processamento com mais eficiência energética do que os CPUs convencionais. Estas características tornam fazem com que o Cell BE seja muito utilizado no desenvolvimento de programas para a Ciência e Engenharia Computacionais. Nesta tese, são desenvolvidas versões de algumas operações de processamento de dados tomográficos vocacionadas para o Cell/BE. O Cell BE é um multiprocessador heterogéneo onde no mesmo chip coexistem um processador convencional (PPU), 8 processadores especializados em “number crunching” (SPUs) e um bus de interligação. Alguns autores chamam ao Cell BE um “cluster num chip”, para frisar que existe um conjunto de espaços de endereçamento,obrigando a que o programador ou o ambiente de execução façam a gestão explícita das transferências de dados entre as várias partes de memória. Esta organização sugere que, para construir versões paralelas dos algoritmos de processamento, se considerem estratégias de paralelização geométrica semelhantes às que se utilizaram num cluster de máquinas convencionais. A experiência mostrou que a escassa memória local existente nos SPUs obriga a que esta estratégia tenha de ser complementada por outras. Apesar destas limitações, a tese mostra que, no Cell BE se conseguem reduções significativas dos tempos de execução de alguns algoritmos de processamento de dados tomográficas, mesmo em relação a trabalhos anteriores em que foram usados multiprocessadores convencionais.

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

Document Type Master thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Medeiros, Pedro
Contributor(s) Paiva, Pedro Emanuel Pinto de
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