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INCENTIVOS A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE
EXCELENCIA Convocatoria 2011
MEMORIA DE SEGUIMIENTO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
Investigador/a principal: Mª Angeles González Navarro
Código del proyecto: P11-‐‑TIC-‐‑08144
Denominación del proyecto: Técnicas de aceleración en librerías y lenguajes paralelos para arquitecturas many-‐‑core y heterogéneas
Organismo/Universidad: Universidad de Málaga
Centro: Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática
Departamento: Arquitectura de Computadores
Fecha de inicio del proyecto: 27 de marzo de 2013
Fecha de finalización del proyecto: 26 de marzo de 2017
Grupo/s que participa/n en el proyecto: TIC-‐‑113
SR. SECRETARIO GENERAL DE UNIVERSIDADES, INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA Avda. Albert Einstein, s/n Isla de la Cartuja 41092 – SEVILLA
A. ACTIVIDADES REALIZADAS Y GRADO DE CONSECUCIÓN DE LOS OBJETIVOS PROPUESTOS
A.1. Describa las actividades realizadas durante el desarrollo del proyecto.
Puesto que el proyecto se solicitó en febrero de 2011, se empezó ya a trabajar en los objetivos del mismo a partir de
ese momento, aunque no es hasta marzo de 2013, cuando realmente llegan los primeros fondos para empezar a
ejecutarlo. Durante este periodo se trabaja parcialmente en los objetivos 1 y 2 del proyecto.
En particular, del objetivo 1 (mejora de la productividad del programador de aplicaciones emergentes mediante el
uso de librerías de paralelización como TBB -‐‑ Threading Building Blocks) se abordan las tareas T1 (Rediseño de la
plantilla de pipeline en TBB e incorporación de una nueva plantilla para el paradigma de frente de onda) y T3
(Incorporación a TBB de mecanismos de soporte de la ejecución en arquitecturas multicore/many-‐‑core
heterogéneas). Pasamos a detallar brevemente el trabajo y resultados obtenidos para cada tarea:
• Respecto al trabajo realizado en la tarea T1, se aborda la subtarea T1.1 (Rediseño de la plantilla de pipeline
en TBB) obteniendo la publicación [Publicación 3], así como la subtarea T1.2 (Diseño e implementación de
una nueva plantilla para el paradigma en frente de onda en TBB) para la que se obtiene la publicación
[Publicación 1] y dos ponencias en importantes conferencias del área [Evento 1, Evento 3]. Parte
significativa del trabajo desarrollado en estas tareas ha constituido el núcleo de la tesis doctoral de Antonio
J. Dios García, titulada “Patrones de paralelismo de alto nivel basados en tareas“ y defendida en Julio de
2013 [Tesis 1].
• Por otro lado, es en 2013 cuando se empieza a trabajar activamente en la tarea T3, fundamentalmente en
las subtareas T3.1 (Extensión del planificador de TBB para dar soporte a distintos tipos de threads en
arquitecturas many-‐‑core heterogéneas), T3.2 (Evaluación de estrategias de reparto de la carga en
arquitecturas heterogéneas) y T3.3 (Automatización del proceso de selección de la granularidad del trabajo
que se asigna a los cores y GPUs). Este trabajo ha dado lugar a las publicación [Publicación 4] y la ponencia
en congreso [Evento 5], así como a otros trabajos que han sido enviados a congresos internacionales que
son relevantes en el área y que están bajo revisión. El trabajo correspondiente a estas tareas ha sido
desarrollado por un nuevo doctorando asociado a este proyecto, Antonio Vilches Reina, que ha sido dado
de alta en el proyecto en Junio de 2013.
Respecto del objetivo 2 (Incorporación de técnicas de balanceo dinámico en el modelo de paralelismo de tarea en
Chapel) se ha abordado la tarea T4 (Adaptación del compilador y runtime de Chapel para especificación y soporte
de estrategias de planificación dinámica de tareas basadas en work-‐‑stealing) y T6 (Implementación de
distribuciones de datos para nuevos dominios en Chapel). Detallamos el trabajo y resultados obtenidos,
relacionados con este segundo objetivo:
• Respecto a la tarea T4, se han abordado las subtareas T4.1 (Diseño de un planificador dinámico de tareas
en Chapel) y T4.3 (Implementación de estrategias avanzadas de work-‐‑stealing en el planificador de tareas
de Chapel), generándose la ponencia en congreso [Evento 2].
• Por otro lado, de la tarea T6 se ha trabajado en las subtareas T6.1 (Implementación distribuida de nuevos
en layouts Chapel) y T6.2 (propuesta e implementación distribuida de otros layouts avanzados). Ambas
subtareas se han desarrollado en el ámbito de la optimización de las operaciones de lectura y escritura de
ficheros en sistemas de ficheros bajo el estándar Lustre, dando lugar a la publicación [Publicación 2]. Otro
aspecto estudiado ha sido el de la agregación de comunicaciones cuando se producen cambios en el layout
de los datos, dando esta última línea de trabajo lugar a la comunicación en la conferencia [Evento 4].
Comentar también en este informe, que a medida que se ha avanzado en los objetivos, se han abierto nuevas líneas
de trabajo, relacionadas fundamentalmente con la planificación de trabajo consciente de la energía, tema de
especial relevancia en las actuales arquitecturas heterogéneas on-‐‑chip. Esperamos en los siguientes años,
desarrollar estas líneas e incorporar nuevos resultados al proyecto.
A.2. Si ha encontrado problemas en el desarrollo del proyecto, coméntelos, especificando su naturaleza (de carácter
científico, de gestión, etc).
Durante el 2013 no se encuentran problemas con el desarrollo del proyecto, aunque sí durante 2012
por la no llegada de los fondos.
A.3. Indique los resultados obtenidos a partir del proyecto de excelencia llevado a cabo, según lo establecido a
continuación:
RESULTADOS obtenidos a partir del proyecto de excelencia Nº Total de resultados*
Publicaciones 4
Comunicaciones a congresos 5
Colaboraciones en empresas 1 Creación de empresas (EBT, Spin-‐‑off y Start-‐‑up) Propiedad industrial (patentes, PCT, modelos utilidad,...) Propiedad intelectual Tesis 1 Páginas web creadas 1 Nuevas líneas de investigación surgidas 1 Participación en otros Programas / Planes: (a+b+c)
a) Plan Nacional b) Programas Marco c) Otros Programas
Colaboraciones internacionales 1 Contrataciones de personal NO con cargo al proyecto Otros impactos de interés 4
B. PERSONAL EN EL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DE EXCELENCIA
B.1. En el caso de que el incentivo concedido incluyera una partida para la incorporación de personal con cargo al
proyecto, informe sobre la/s incorporación/es realizada/s, especificando titulación, situación laboral y tareas
asignadas en el proyecto así como una breve valoración cualitativa del mismo.
Durante 2013, no se incorpora personal con cargo al proyecto.
B.2. Indique si se han producido altas y/o bajas en el equipo investigador desde el inicio del proyecto y, en su caso,
si han sido ya comunicadas previamente y autorizadas por esta Secretaría General.
En Junio de 2013, se procede a solicitar al Secretario General de Universidades de la Junta, el alta en este
proyecto de investigación de Antonio Vilches Reina. Desde esa fecha, hasta final de 2013, Antonio
Vilches Reina está contratado como titulado superior en el proyecto TIN2010-‐‑16144.
No ha habido bajas en 2013.
C. PROYECTOS CON PARTICIPACIÓN DE VARIOS GRUPOS DE INVESTIGACIÓN (caso de que proceda)
C.1. Describa brevemente dicha participación y si la coordinación de los distintos grupos se ha producido de la
forma prevista (en caso contrario, comente las dificultades producidas).
No hay colaboraciones con grupos nacionales en 2013.
D. RELACIONES O COLABORACIONES CON DIVERSOS SECTORES
D.1. En caso de subcontratación, participación o respaldo activo por parte de alguna empresa o agente socio-‐‑económico de interés para el proyecto, indique cómo se ha realizado dicha participación: objetivos del proyecto en los que participa, importe del contrato en su caso, denominación de la empresa, nº de personas de la empresa involucradas en el proyecto ,contratos laborales formalizados como consecuencia de la subcontratación de la empresa (en su caso),etc.
Tras una estancia de investigación de la IP en EEUU, se inició una colaboración con Cray Inc. en 2009,
empresa en la que se desarrolla el lenguaje Chapel bajo la dirección del Dr. Brad Chamberlain. Gracias a la
colaboración con Cray Inc. tenemos acceso a sus computadoras Titan y Raven, lo que nos ha permitido generar
los resultados presentados en la [Publicación 2] y en las conferencias [Evento 2, Evento 4]. Titan es
actualmente el segundo supercomputador más potente del mundo (número 2 del listado top500.org).
Durante el 2013 hemos continuado contribuyendo al desarrollo del compilador de Chapel. Así, 2 miembros de
nuestro grupo de investigación, Rafael Asenjo Plaza y Rafael Larrosa Jiménez, aparecen como desarrolladores
con contribución en las versiones 1.7 e 1.8 del compilador de Chapel, como se puede comprobar visitando la
página web http://chapel.cray.com/contributors.html
D.2. Si el proyecto ha dado lugar a otras colaboraciones o transferencias con otras entidades, descríbalas y valórelas
brevemente.
Durante el 2013 se ha continuado una colaboración con los investigadores Prof. David Padua y Dra. María
Garzarán del Departamento de Computer Science de la University of Illinois at Urbana-‐‑Champaign, EEUU. Desde el 1
de Agosto de 2013 a 31 de Agosto de 2013 (1 mes), los investigadores Rafael Asenjo y la IP del proyecto realizaron
una estancia de investigación en la citada universidad. Durante este tiempo se desarrollaron las versiones
heterogéneas de varios códigos de streaming para su ejecución en arquitecturas de Intel con GPU integrada (Ivy
Bridge y Haswell). Los resultados de este trabajo, relacionados con la tarea T3, están en evaluación en el ACM
Transaction on Architecture and Code Optimization (TACO). En particular hemos colaborado en un estudio y un
modelo analítico que permite mapear eficientemente las distintas etapas de un pipeline en los cores o la GPU de
arquitecturas heterogéneas en las que la GPU y los cores están integrados en el mismo chip. Esto ha dado lugar a
una nueva línea de investigación que pretendemos continuar solicitando un proyecto de investigación que la
financie [Ver Línea de investigación 1].
D.3. Si el proyecto ha dado lugar a colaboraciones con otros organismos de investigación no previstas inicialmente, coméntelas y valórelas brevemente.
Durante la estancia en Illinois, contactamos con el Dr. Rubén Grán Tejero, del Dept. de Arquitectura de
Computadores de la Universidad de Zaragoza. Se estableció una relación de colaboración que continúa
actualmente y es coautor del trabajo que hemos enviado al TACO.
D.4. Si ha iniciado la participación en proyectos del Plan Nacional, Programa Marco de I+D de la UE y/o en otros programas internacionales en temáticas relacionadas con la de este proyecto, indique programa, tipo de participación y beneficios para el proyecto.
No procede.
D.5. Si el proyecto ha dado lugar a contrataciones laborales, distintas a las contrataciones con cargo al proyecto, coméntelas y valórelas brevemente.
E. GASTOS REALIZADOS
Nota: Debe cumplimentarse este apartado independientemente de la justificación económica enviada por el organismo.
E.1. Indique el total de gasto realizado en el proyecto hasta este momento:
Concepto Total gasto (€)
Personal postdoctoral
Personal técnico de apoyo 0,00
Personal predoctoral
Gastos contratación IRV
TOTAL GASTOS PERSONAL (1) 0,00
Material inventariable 1.429,00
Material fungible 0,00
Gastos complementarios 0,00
TOTAL GASTOS EJECUCIÓN (2) 1.429,00
TOTAL GASTOS DEL PROYECTO (=1+2) 1.429,00
Describir brevemente el material inventariable y fungible adquirido, si procede:
Portátil para el grupo, previsto en la memoria del proyecto.
Describir brevemente destino, objeto y resultado de la asistencia a congresos, estancias o desplazamientos
efectuados con cargo al proyecto.
No procede.
E.2 Comente brevemente si ha habido algún tipo de modificación en este apartado, indicando si ha sido comunicada previamente y autorizada por esta Secretaría General.
No procede.
E.3 Observaciones No procede.
F. FORMACIÓN DE PERSONAL INVESTIGADOR EN FORMACIÓN
Informe anual correspondiente al último período de disfrute Informe final (Se considerará final, en caso de renuncia o cualquier otra causa de finalización de la beca)
F.1. INFORME DEL PERSONAL PREDOCTORAL
NOMBRE:
ORGANISMO O CENTRO DE APLICACIÓN:
DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO REALIZADO: (A cumplimentar por el personal predoctoral)
No procede.
Fecha y firma del personal predoctoral:
F.2. INFORME DEL DIRECTOR DEL TRABAJO.
NOMBRE DEL DIRECTOR DEL TRABAJO:
DEPARTAMENTO O CENTRO:
INFORME DEL TRABAJO REALIZADO POR EL PERSONAL PREDOCTORAL: (A cumplimentar por director/a del
trabajo)
No procede.
Fecha y firma
ANEXOS:
Plantillas de datos para los Resultados obtenidos a partir del Proyecto de excelencia
PUBLICACIONES
Publicación 1
Nombre publicación: Advances in Parallel Computing: Applications, Tools and Techniques on the Road to Exascale Computing Editorial: IOS Press BV, Amsterdam, 2012 Título artículo/libro: A case study of the task-based parallel wavefront pattern Autor/es: A.J. Dios, A. Navarro, R. Asenjo, F. Corbera and E. L. Zapata
ISBN / ISSN / Depósito legal: Eds.: K. De Bosschere, E.H. D'Hollander, G.R. Joubert, D. Padua, F. Peters. ISBN: 978-1-61499-040-6
Publicación 2
Nombre publicación: Advances in Parallel Computing: Applications, Tools and Techniques on the Road to Exascale Computing Editorial: IOS Press BV, Amsterdam, 2012 Título artículo/libro: A First Implementation of Parallel IO in Chapel for Block Data Distribution Autor/es: Rafael Larrosa, Rafael Asenjo, Angeles Navarro, Bradford L. Chamberlain
ISBN / ISSN / Depósito legal: Eds.: K. De Bosschere, E.H. D'Hollander, G.R. Joubert, D. Padua, F. Peters. ISBN: 978-1-61499-040-6
Publicación 3
Nombre publicación: Parallel Computing Editorial: Elsevier
Título artículo/libro: A Case Study of Different Task Implementations for Multioutput Stages in non-trivial Parallel Pipeline Applications
Autor/es: Angeles Navarro, Rafael Asenjo, Francisco Corbera, Antonio J. Dios and Emilio L. Zapata ISBN / ISSN / Depósito legal: http://dx.doi.org/10.1016/j.parco.2014.05.003
Publicación 4
Nombre publicación: Journal of Supercomputing Editorial: Springer Título artículo/libro: Strategies for Maximizing Utilization on multi-CPU & multi-GPU Heterogeneous Architectures, Autor/es: A. Navarro, A. Vilches, F. Corbera and R. Asenjo ISBN / ISSN / Depósito legal: http://dx.doi.org/10.1007/s11227-014-1200-3
COMUNICACIONES A CONGRESOS Evento 1
Nombre evento: The 24th International Workshop on Languages and Compilers for Parallel Computing (LCPC 2011)
Nombre ponencia/intervención: Wavefront template for the task-based programming model
Ponente: A. Dios, R. Asenjo, A. Navarro, F. Corbera, E.L. Zapata Lugar y fecha de celebración (Lugar, dd/mm/aa): Colorado State University, Fort Collins, Colorado, September 8-10, 2011
Evento 2
Nombre evento: Fifth Conference on Partitioned Global Address Space programming Models (PGAS’11) Nombre ponencia/intervención: Composable Parallel Iterators in Chapel Ponente: B.L. Chamberlain, S. Choi, S. Deitz and A. Navarro Lugar y fecha de celebración (Lugar, dd/mm/aa): Galveston Islands, Texas, October 15-18, 2011
Evento 3
Nombre evento: The 18th annual IEEE International Conference on High Performance Computing (HiPC 2011)
Nombre ponencia/intervención: High-level template for the task-based parallel wavefront pattern Ponente: A. Dios, R. Asenjo, A. Navarro, F. Corbera, E.L. Zapata Lugar y fecha de celebración (Lugar, dd/mm/aa): Bengaluru (Bangalore), India, December 18-21, 2011
Evento 4
Nombre evento: IEEE 24th International Symposium on Computer Architecture and High Performance Computing
Nombre ponencia/intervención: Global data re-allocation via communication aggregation in Chapel
Ponente: Alberto Sanz, Rafael Asenjo, Juan López, Rafael Larrosa, Angeles Navarro, Vassily Litvinov, Sung-Eun Choi, Bradford L. Chamberlain
Lugar y fecha de celebración (Lugar, dd/mm/aa): New York City, NY, October 24-16, 2012 Evento 5
Nombre evento: Proceedings of the 13th International Conference on Computational and Mathematical Methods in Science and Engineering, CMMSE 2013
Nombre ponencia/intervención: A case study of oversubscription on multi-CPU & multi-GPU heterogeneous systems, Ponente: A. Vilches, A. Navarro, F. Corbera and R. Asenjo Lugar y fecha de celebración (Lugar, dd/mm/aa): Cabo de Gata, Spain, June, 2013
TESIS
Tesis 1 Título: Patrones de Paralelismo de Alto Nivel Basados en Tareas Autor: Antonio J. Dios Garci ́a Marti ́n Dirigida por: Rafael Asenjo Plaza y M. Ángeles González Navarro Observaciones / comentarios: Julio 2013. Calificación: Sobresaliente "Cum Laude".
NUEVAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Líneas de investigación 1
Título nueva línea investigación: Estrategias de planificación conscientes de la energía para arquitecturas heterogéneas en dispositivos móviles.
Codificación de la tecnología generada (1): (Códigos SIC: detallar a nivel 2) 7372
Codificación de la tecnología de destino (2): (Códigos SIC: detallar a nivel 2 7372
¿Ha pensado presentarla a alguna convocatoria para su financiación? (en caso afirmativo especificar)
Si. A la espera de convocatoria de Proyectos de Investigación de Excelencia
Convocatoria: No hay convocatoria.
Organismo de la convocatoria: Consejería de Economía, Innovación y Ciencia de la Junta de Andalucía.
(1) Elegir aquellos códigos SIC que determinen la tecnología generada por la línea de investigación (ver Anexo Códigos SIC y detallar a nivel 2) (2) Elegir aquellos códigos SIC que determinen el sector/es a los que se destinaría la línea de investigación (ver Anexo Códigos SIC y detallar a nivel 2)
PARTICIPACIÓN EN OTROS PROGRAMAS / PLANES
COLABORACIONES INTERNACIONALES Colaboración internacional 1
Tipo: Internacional. Empresa Cray Inc. EEUU. Dr. Bradford Chamberlain. Vass Litvinov Países intervinientes: EEUU
Titulo: Mejoras en el compilador de Chapel para códigos irregulares. Soporte para lecturas y escrituras paralelas en Chapel usando Lustre. Librería de iteradores paralelos basados en work-stealing
Colaboración internacional 2
Tipo: Internacional. Grupo dirigido por David Padua y Mª Jesus Garzarán. Países intervinientes: Universidad de Illinois at Urbana Champaing, Estados Unidos Titulo: Estudio de consumo de potencia en arquitecturas heterogéneas acopladas
OTROS IMPACTOS
Impacto 1 Tipo de impacto: Participación en Comité de Programa del PPoPP2011 Título: Program Committee del 16th ACM Symposium on Principles and Practice of Parallel Programming. Observaciones /
comentarios: Impacto 2
Tipo de impacto: Participación en Comité de Programa del ICPP2011 Título: Program Committee del 40th IEEE International Conference on Parallel Processing (ICPP2011), Observaciones /
comentarios: Rafael Asenjo y Mª Angeles González forman parte del Comité
Impacto 3 Tipo de impacto: Participación en Comité de Programa del ISPA2012
Título: Program Committee del International Workshop on Multicore Cache Hierarchies: Design and Programmability Issues (en conjunción con ISPA2012)
Observaciones / comentarios:
Impacto 4
Tipo de impacto: Participación en Comité de Programa del IPDPS’13
Título: Program Committee del 2013 IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium (IPDPS’13). Observaciones /
comentarios: Rafael Asenjo y Mª Angeles González forman parte del Comité
Página web del proyecto http://www.ac.uma.es/~asenjo/TIC-‐‑8144/