Letteratura scientifica selezionata sul tema "Architetture parallele"

IL CASINO DI PIO IV AL VATICANOIl Casino di Pio IV nei Giardini Vaticani fu progettata dall'antiquario Pirro Ligorio (c. 1531–83), uno degli archeologici classici più competenti del sedicesimo secolo. In considerazione dell'attività di Ligorio sia come antiquario che come archeologo, sono spesso stati sottolineati paralleli tra il Casino di Pio IV e l'architettura classica, fin dal diciottesimo secolo. Comunque, tentativi di associare il Casino con antiche architetture si sono basati sul presupposto che il Casino (che è poi il nome più recente) fosse stato progettato da Ligorio come una villa. Ciò, ad ogni modo, non è supportato da alcuna evidenza documentaria, e sia l'architettura che il carattere del Casino sembrano escluderlo. Il Casino è infatti menzionato nei documenti dell'epoca come sede di una fonte, e le iscrizioni commemorative contengono le parole FONTIBUS e LYMPHAEUM. Allo stesso modo, l'intero edificio è chiamato da Ligorio un Lymphaeo. Si discute in questo articolo che il ‘Casino’ possa essere meglio compreso come una ricostruzione antiquaria di un musaeum classico. Non è inoltre da escludere che Ligorio, nel progettare il Casino, avesse in mente il Museo dell'Accademia di Atene come modello per un'accademia moderna. Questa è una nuova interpretazione del complesso, e nuovo materiale documentario legato alla sua cronologia ed ai cambiamenti che ebbero luogo durante il pontificato di Clemente XI, vengono inoltre presentati.

In questa tesi si descrive il lavoro svolto presso l’istituto INFN-CNAF, che consiste nello sviluppo di un’applicazione parallela e del suo utilizzo su di un’architettura a basso consumo, allo scopo di valutare il comportamento della stessa, confrontandolo a quello di architetture ad alta potenza di calcolo. L’architettura a basso consumo utilizzata `e un system on chip mutuato dal mondo mobile e embedded contenente una cpu ARM quad core e una GPU NVIDIA, mentre l’architettura ad alta potenza di calcolo `e un sistema x86 64 con una GPU NVIDIA di classe server. L’applicazione `e stata sviluppata in C++ in due differenti versioni: la prima utilizzando l’estensione OpenMP e la seconda utilizzando l’estensione CUDA. Queste due versioni hanno permesso di valutare il comportamento dell’architettura a basso consumo sotto diversi punti di vista, utilizzando nelle differenti versioni dell’applicazione la CPU o la GPU come unita` principale di elaborazione.

L’obiettivo di questa tesi consiste nello studio di x10, un linguaggio di programmazione orientato agli oggetti le cui componenti estendono linguaggi sequenziali come Java e C++ per permettere il calcolo parallelo. Per trarre delle conclusioni pratiche, questa tesi analizza l’algoritmo per il calcolo dell’inviluppo convesso, uno degli algoritmi fondamentali usati in geometria computazionale, e ne illustra una versione parallela implementata in x10.

L’edge computing permette di distribuire l’elaborazione di servizi direttamente sulle macchine di produzione, evitando di inviare la richiesta verso data center esterni all’organizzazione, con vantaggi evidenti in termini di latenza e sicurezza. Questo modello di esecuzione, molto diffuso in industria manufatturiera, sta portando ad una migrazione dei servizi verso ambienti edge, ma la quantità limitata di risorse rende difficile il deployment di servizi computazionalmente onerosi verso questo modello. Ultimamente, sono state rilasciate sul mercato piattaforme che garantiscono la completa gestione dell’ambiente di esecuzione, sollevando lo sviluppatore da qualsiasi pratica operazionale. Ogni allocazione di risorse è ottimizzata, trasparentemente, dalla piattaforma, garantendo elevati gradi di disponibilità e tolleranza dei servizi. Questo modello di esecuzione viene definito serverless, e molte organizzazioni stanno migrando i propri servizi verso queste soluzioni. L’obiettivo di questo studio è stato quello di valutare le prestazioni del serverless nell’elaborazione di funzioni di image processing in ambienti edge. In particolare, lo studio è stato effettuato su algoritmi massicciamente paralleli, per cui è stato possibile parallelizzare il carico in task indipendenti. Le sperimentazioni hanno confrontato una soluzione serverless, in cui parti di immagini sono state ruotate in parallelo, ed una soluzione sequenziale, in cui la rotazione è stata effettuata sull’intera immagine. I risultati ottenuti mostrano evidenti benefici verso la soluzione serverless, in quanto offre parametri di scalabilità maggiori. Inoltre, i consumi di risorse sono decisamente più limitati, garantendo una soluzione più idonea ad ambienti edge e adatta al caso d’uso applicativo preso in esame. Per queste considerazioni, è consigliata la migrazione di servizi CPU intensive verso architetture serverless, per poter beneficiare dei risparmi e dei vantaggi offerti da questo tipo di soluzioni.

Il presente lavoro di tesi, svolto presso i laboratori dell'X-ray Imaging Group del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Bologna e all'interno del progetto della V Commissione Scientifica Nazionale dell'INFN, COSA (Computing on SoC Architectures), ha come obiettivo il porting e l’analisi di un codice di ricostruzione tomografica su architetture GPU installate su System-On-Chip low-power, al fine di sviluppare un metodo portatile, economico e relativamente veloce. Dall'analisi computazionale sono state sviluppate tre diverse versioni del porting in CUDA C: nella prima ci si è limitati a trasporre la parte più onerosa del calcolo sulla scheda grafica, nella seconda si sfrutta la velocità del calcolo matriciale propria del coprocessore (facendo coincidere ogni pixel con una singola unità di calcolo parallelo), mentre la terza è un miglioramento della precedente versione ottimizzata ulteriormente. La terza versione è quella definitiva scelta perché è la più performante sia dal punto di vista del tempo di ricostruzione della singola slice sia a livello di risparmio energetico. Il porting sviluppato è stato confrontato con altre due parallelizzazioni in OpenMP ed MPI. Si è studiato quindi, sia su cluster HPC, sia su cluster SoC low-power (utilizzando in particolare la scheda quad-core Tegra K1), l’efficienza di ogni paradigma in funzione della velocità di calcolo e dell’energia impiegata. La soluzione da noi proposta prevede la combinazione del porting in OpenMP e di quello in CUDA C. Tre core CPU vengono riservati per l'esecuzione del codice in OpenMP, il quarto per gestire la GPU usando il porting in CUDA C. Questa doppia parallelizzazione ha la massima efficienza in funzione della potenza e dell’energia, mentre il cluster HPC ha la massima efficienza in velocità di calcolo. Il metodo proposto quindi permetterebbe di sfruttare quasi completamente le potenzialità della CPU e GPU con un costo molto contenuto. Una possibile ottimizzazione futura potrebbe prevedere la ricostruzione di due slice contemporaneamente sulla GPU, raddoppiando circa la velocità totale e sfruttando al meglio l’hardware. Questo studio ha dato risultati molto soddisfacenti, infatti, è possibile con solo tre schede TK1 eguagliare e forse a superare, in seguito, la potenza di calcolo di un server tradizionale con il vantaggio aggiunto di avere un sistema portatile, a basso consumo e costo. Questa ricerca si va a porre nell’ambito del computing come uno tra i primi studi effettivi su architetture SoC low-power e sul loro impiego in ambito scientifico, con risultati molto promettenti.

I robot industriali iniziano a diffondersi in maniera significativa verso la metà degli anni ’70, quando affrontare economicamente il costo legato alla loro progettazione e costruzione risultò più vantaggioso rispetto all’assunzione di manodopera. Nella categoria dei robot industriali rientrano anche i polsi robotici che, posti all’estremità di un braccio meccanico, possono essere impiegati in diverse applicazioni industriali. In questo ambito si inserisce il meccanismo sferico ideato da Wu e Carricato. Esso presenta un’architettura ibrida seriale-parallela e, grazie ad una disposizione simmetrica dei membri che lo costituiscono, è in grado di riprodurre il movimento del polso umano. L’attività svolta e presentata in questo elaborato è stata finalizzata alla progettazione, attraverso l’ausilio dei software Creo e Matlab, sia degli organi che compongono il dispositivo sia della trasmissione meccanica che consente l’attuazione dei 2 gradi di libertà (gdl) posseduti dal meccanismo. Sono state realizzate due versioni CAD del polso; la prima è volta alla realizzazione in materiale plastico dei componenti, sfruttando la tecnologia della stampa 3D, in modo da ottenere un primo prototipo funzionante ed operativo, in cui si sono previsti accoppiamenti rotoidali tra le parti del tipo a strisciamento. Costruito ed assemblato il prototipo in plastica, si è potuta verificare la compatibilità tra precisione costruttiva, tolleranze dimensionali e geometriche garantite dalla stampa 3D e corretto funzionamento del meccanismo. La seconda versione rappresenta una versione ingegnerizzata della precedente. In particolare, prevede la realizzazione in alluminio del polso e la progettazione dei giunti cinematici (principalmente rotoidali) utilizzando accoppiamenti volventi e non a strisciamento. In questo modo si riescono a ridurre le imperfezioni di montaggio ed i notevoli giochi introdotti dall’impiego di componenti in plastica.

In questa tesi,svolta presso il CNAF,si presentano i risultati ottenuti nel lavoro svolto per la parallelizzazione in CUDA dell'algoritmo di ricostruzione tomografica di Feldkamp-Davis-Kress (FDK),sulla base del software in versione sia sequenziale che parallela MPI,sviluppato presso i laboratori del X-ray Imaging Group.Gli obbiettivi di questo lavoro sono principalmente due:ridurre in modo sensibile i tempi di esecuzione dell'algoritmo di ricostruzione FDK parallelizzando su Graphics Processing Unit (GPU) e valutare,su diverse tipologie di architetture,i consumi energetici.Le piattaforme prese in esame sono:SoC (System-on-Chip) low-power, architetture a basso consumo energetico ma a limitata potenza di calcolo,e High Performance Computing (HPC),caratterizzate da un'elevata potenza di calcolo ma con un ingente consumo energetico.Si vuole mettere in risalto la differenza di prestazioni in relazione al tipo di architettura e rispetto al relativo consumo energetico.Poter sostituire nodi HPC con schede SoC low-power presenta il vantaggio di ridurre i consumi, la complessità dell'hardware e la possibilità di ottenere dei risultati direttamente in loco.I risultati ottenuti mostrano che la parallelizzazione di FDK su GPU sia la scelta più efficiente. Risulta infatti sempre,e su ogni architettura testata,più performante rispetto alla versione MPI,nonostante in quest'ultima venga parallelizzato tutto l'algoritmo.In CUDA invece si parallelizza solo la fase di ricostruzione.Inoltre si è risusciti a raggiungere un'efficienza di utilizzo della GPU del 100%.L'efficienza energetica rapportata alle prestazioni in termini di tempo è migliore per le architetture SoC rispetto a quelle HPC.Si propone infine un approccio ibrido MPI unito a CUDA che migliora ulteriormente le prestazioni di esecuzione.Il filtraggio e la ricostruzione sono operazioni indipendenti,si utilizza allora l'implementazione più efficiente per la data operazione,filtrare in MPI e ricostruire in CUDA.

The volume comprises the proceedings of the study days in the Faculty of Architecture (29-30 April 2004) broken down into four thematic sections: The original characteristics of the Florentine school, From Higher School to Faculty, the Florentine school and the contributions from outside, Contemporary metamorphoses. The contributions focus the phases of formation and evolution of the Higher School (1926) and later Faculty (1936) of Architecture, underlining the most significant passages, starting from the initial consolidation of the didactic structure and the emergence of a "Florentine school" characterised by the two strands traceable to Raffaello Fanoni and Giovanni Michelucci. A parallel experience is provided by the contribution of the external teachers, in particular of the Roman school, with lively and at times conflicting approaches. The present situation, albeit with the necessary disciplinary dialectic, features a settlement of the divergences around themes of the relations between architecture, environment and landscape.