SHSCAP: Solucións hardware e software para a computación de altas prestacións

SHSCAP: Solucións hardware e software para a computación de altas prestacións

Descrición

Neste proxecto abórdase dar solución a algúns dos retos que actualmente teñen formuladas as arquitecturas de altas prestacións, entre as que incluímos as arquitecturas con moitos núcleos (multinúcleo e manycore), as tarxetas gráficas (GPU) e a computación Cloud. É ben coñecido que estas arquitecturas serán de uso común a medio prazo, porque é a única forma de seguir aumentando as prestacións sen comprometer excesivamente outros factores importantes como o consumo de potencia. Non obstante, son moitos os retos que actualmente están formulados. Propoñemos abordar algúns deles a nivel de software do sistema, software de aplicacións e optimización do hardware. Así, os obxectivos agrupáronse en tres liñas de investigación: análise, modelado e optimización do rendemento, desenvolvemento de novas técnicas en aplicacións de procesado de imaxes e simulación que aproveiten de forma eficiente os recursos da arquitectura, e coprocesadores numéricos para sistemas manycore heteroxéneos e implementación de sistemas manycore en FPGA.

En canto ao nivel de software do sistema, as ferramentas e técnicas dispoñibles no eido da análise, modelado e a optimización do rendemento presentan un grande número de posibilidades de mellora, relacionados coa adaptación a arquitecturas manycore e a incorporación de novos parámetros a modelar, que serán abordados neste proxecto: (1) consideración da eficiencia enerxética como parámetro de rendemento a modelar e optimizar, (2) novas solucións aos problemas do modelado e mellora do rendemento prestando especial atención á mellora da localidade dos accesos a memoria, ao abalo da carga computacional e á mellora do rendemento enerxético, (3) escalabilidade das solucións a sistemas manycore.

No eido do software de aplicacións, centrarémonos en dous grupos de aplicacións que requiren un elevado número de recursos computacionais: procesado de imaxes e simulación de dispositivos semicondutores. Un obxectivo común a todas as técnicas que se desenvolverán para o procesado de imaxe é a execución cunha alta velocidade de resposta ou en tempo real, xa que resulta crítico para as aplicacións consideradas nos ámbitos de visión artificial, tratamento de imaxe médica, procesado de terreos e salvamento marítimo. As imaxes sobre as que se traballará serán imaxes pancromáticas, 2D, 3D, multiespectrais e hiperespectrais. Por outra banda, o desenvolvemento de modelos para dispositivos semicondutores que poidan ser implementados eficientemente sobre arquitecturas avanzadas, é fundamental para poder realizar estudos estatísticos realistas que permitan predicir que deseño sería o máis adecuado para cada aplicación e cales son os menos sensibles ás variacións materiais. Desenvolveranse ferramentas optimizadas para arquitecturas paralelas que permitan executar as simulacións e posteriormente recompilar e procesar os resultados obtidos de forma o máis automática posible.

Finalmente, no eido do hardware para sistemas manycore, exponse abordar o deseño de arquitecturas heteroxéneas e o deseño de coprocesadores numéricos. A optimización de aplicacións de procesamento de imaxe, vídeo e visión artificial require o desenvolvemento de arquitecturas heteroxéneas. A dispoñibilidade de FPGAs que integran procesadores de propósito xeral con lóxica programable no mesmo chip, permitirá obter un sistema configurable cun procesador de propósito xeral e un conxunto de unidades de procesamento configurando un sistema manycore heteroxéneo. Por outra banda, abordarase o deseño de módulos que poidan ser incorporados como coprocesadores numéricos en sistemas manycore.

Centrarémonos no campo da aritmética punto flotante decimal e binaria. Estes coprocesadores implementarán funcións non dispoñibles habitualmente en hardware nos procesadores de propósito xeral e que tradicionalmente se implementan en software.

Investigadores