Actas JP2011 - Universidad de La Laguna

Actas XXII Jornadas de Paralelismo (JP2011) , La Laguna, Tenerife, 7-9 septiembre 2011En el ámbito de la evaluación de sistemasheterogéneos una característica esencial apartede la diversidad de tests es la disponibilidad deimplementaciones tanto para CPUs multi-núcleocomo para GPUs. Con estas condiciones, una delas pocas alternativas a Rodinia está representadapor el benchmark SHOC [12] que se centra en testsprogramados en OpenCL. En este trabajo hemosoptado por utilizar Rodinia debido a que fue elprimer benchmark de estas características en estardisponible y también porque el rendimiento sobreGPUs de NVIDIA es superior utilizando CUDA queOpenCL [13], pero no descartamos utilizar otrasalternativas en el futuro.La selección de los tests individuales quecomponen el benchmark Rodinia ha estado guiadapor la taxonomía introducida en [14], en laque el espectro de aplicaciones susceptibles deprecisar CAP se caracteriza atendiendo a 13diferentes modelos (dwarfs), cada uno de los cualesrepresenta un determinado patrón de cómputoy comunicaciones común a toda una clase deaplicaciones relevantes. De este modo se persigueque estos 13 modelos estén representados en elbenchmark. Aparte de la diversidad de modelos,también se ha buscado que los tests correspondana diversos dominios de aplicación: bioinformática,minería de datos, simulaciones físicas, proceso deimágenes, reconocimiento de patrones, etc.Describimos brevemente a continuación cada unode los tests de Rodinia que hemos utilizado ennuestros experimentos. Información adicional sobrecada uno de ellos se puede encontrar en los propiostrabajos del grupo del profesor Skadron [6].Back Propagation (BP): Es un algoritmo deentrenamiento para redes neuronales. La aplicaciónque se incorpora en el Benchmark se compone dedos etapas: la primera de ellas, Forward Phase,en la que los valores a la entrada se propaganhacia adelante para calcular la salida y la segunda,Bacward Phase, en el que se calcula el error entre lasalida de la red y la que debería haberse obtenido,propagándose hacia atrás.Breadth-First Search (BFS): Es un algoritmo pararecorrer o buscar elementos en un grafo, aunquefrecuentemente se usa sobre árboles. Se comienzaen la raíz (eligiendo algún nodo como elemento raízen el caso de un grafo) y se exploran todos losvecinos de este nodo. A continuación para cada unode los vecinos se exploran sus respectivos vecinosadyacentes, y así hasta que se recorra todo el árbol.CFD: Es un algoritmo del ámbito de la mecánicade fluidos computacional. Resuelve las ecuaciones deEuler en tres dimensiones para fluidos compresiblesen volúmenes finitos.Heartwall (HW): Es una aplicación que detectacambios de forma de las paredes del corazón de unratón. Recibe como entrada un vídeo de ultrasonidosdel corazón de dicho animal y realiza múltiplesoperaciones (detección de bordes, transformacionesmorfológicas, filtro SRAD) para detectar la paredinterna y externa del corazón. Una vez detectados,el programa sigue los cambios de las paredes en lossucesivos frames del vídeo.Hotspot (HS): Algoritmo que estima latemperatura en cada zona de un procesadorbasándose en su arquitectura y en medidas depotencia. La entrada del programa son lastemperaturas y potencias iniciales y la salida es latemperatura media de cada zona del procesador.K-means (KM): Es uno de los algoritmos nosupervisados más simples para resolver el conocidoproblema del clustering. El objetivo es clasificar uncierto número de observaciones en un conjunto declusters de modo que cada observación pertenezcaal cluster que tenga la media más cercana. Cada vezque se añade un dato a un cluster se recalculan suspropiedades y se sigue iterando hasta converger.Leukocyte (LC): Aplicación médica cuyo objetivoconsiste en detectar y seguir la trayectoria de losleucocitos (glóbulos blancos) en un vídeo de los vasossanguíneos grabado a través de un microscopio. Enla aplicación, las células se detectan en los primerosfotogramas del vídeo y se siguen a través de losfotogramas posteriores.Descomposición LU (LUD): La descomposición LUes un algoritmo para calcular las soluciones deun conjunto de ecuaciones lineales. El núcleo delalgoritmo descompone una matriz como productode una matriz triangular inferior por una matriztriangular superior.Needleman-Wunsch (NW): Se trata de un métodode optimización para el alineamiento de unasecuencia de ADN. Dicho alineamiento consiste enorganizar las secuencias de ADN de modo que laspartes más similares estén enfrentadas entre sí. Elalgoritmo NW es un método global (se intenta alinearla secuencia completa) basado en programacióndinámica. Se utiliza una matriz de sustituciónpara asignar puntuaciones según las coincidenciaso diferencias entre los aminoácidos. Usando dichamatriz el algoritmo calcula el alineamiento óptimo.Particlefilter (PF): El filtro de partículas es unestimador estadístico de la posición de un objeto quese obtiene a partir de medidas de esta posición quecontienen ruido, así como de la trayectoria del objetoen un entorno bayesiano. El PF tiene multitud deaplicaciones prácticas: seguimiento de vehículos enun vídeo o compresión de vídeo son algunas de ellas.La implementación específica que se incluye en elbenchmark está optimizada para el seguimiento decélulas; específicamente leucocitos y células del tejidomiocardial.SRAD: Es un algoritmo que usando ecuaciones enderivadas parciales trata de eliminar las manchas deuna imagen tratando de preservar las característicasimportantes de la imagen. SRAD es ampliamenteutilizado en ultrasonidos y aplicaciones de imágenesde radar.Streamcluster (SC): Para un conjunto de puntosde entrada, el algoritmo genera un númeropredeterminado de grupos que cumplen que laJP2011-662