Parallel stereo vision algorithm

Integrating a stereo-photogrammetric robot head into a real-time system requires software solutions that rapidly resolve the stereo correspondence problem. The stereo-matcher presented in this paper uses therefore code parallelisation and was tested on three different processors with x87 and AVX. The results show that a 5mega pixels colour image can be matched in 5,55 seconds or as monochrome in 3,3 seconds

Towards a self-consistent orbital evolution for EMRIs

We intend to develop part of the theoretical tools needed for the detection of gravitational waves coming from the capture of a compact object, 1-100 solar masses, by a Supermassive Black Hole, up to a 10 billion solar masses, located at the centre of most galaxies. The analysis of the accretion activity unveils the star population around the galactic nuclei, and tests the physics of black holes and general relativity. The captured small mass is considered a probe of the gravitational field of the massive body, allowing a precise measurement of the particle motion up to the final absorption. The knowledge of the gravitational signal, strongly affected by the self-force - the orbital displacement due to the captured mass and the emitted radiation - is imperative for a successful detection. The results include a strategy for wave equations with a singular source term for all type of orbits. We are now tackling the evolution problem, first for radial fall in Regge- Wheeler gauge, and later for generic orbits in the harmonic or de Donder gauge for Schwarzschild-Droste black holes. In the Extreme Mass Ratio Inspiral, the determination of the orbital evolution demands that the motion of the small mass be continuously corrected by the self-force, i.e. the self-consistent evolution. At each of the integration steps, the self-force must be computed over an adequate number of modes; further, a differential-integral system of general relativistic equations is to be solved and the outputs regularised for suppressing divergences. Finally, for the provision of the computational power, parallelisation is under examination.Comment: IX Lisa Conference (held the 21-25 May 2012 in Paris) Proceedings by the Astronomical Society of the Pacific Conference Seri

Hardware-aware block size tailoring on adaptive spacetree grids for shallow water waves.

Spacetrees are a popular formalism to describe dynamically adaptive Cartesian grids. Though they directly yield an adaptive spatial discretisation, i.e. a mesh, it is often more efficient to augment them by regular Cartesian blocks embedded into the spacetree leaves. This facilitates stencil kernels working efficiently on homogeneous data chunks. The choice of a proper block size, however, is delicate. While large block sizes foster simple loop parallelism, vectorisation, and lead to branch-free compute kernels, they bring along disadvantages. Large blocks restrict the granularity of adaptivity and hence increase the memory footprint and lower the numerical-accuracy-per-byte efficiency. Large block sizes also reduce the block-level concurrency that can be used for dynamic load balancing. In the present paper, we therefore propose a spacetree-block coupling that can dynamically tailor the block size to the compute characteristics. For that purpose, we allow different block sizes per spacetree node. Groups of blocks of the same size are identied automatically throughout the simulation iterations, and a predictor function triggers the replacement of these blocks by one huge, regularly rened block. This predictor can pick up hardware characteristics while the dynamic adaptivity of the fine grid mesh is not constrained. We study such characteristics with a state-of-the-art shallow water solver and examine proper block size choices on AMD Bulldozer and Intel Sandy Bridge processors

A Modified TreePM Code

We discuss the performance characteristics of using the modification of the tree code suggested by Barnes \citep{1990JCoPh..87..161B} in the context of the TreePM code. The optimisation involves identifying groups of particles and using only one tree walk to compute force for all the particles in the group. This modification has been in use in our implementation of the TreePM code for some time, and has also been used by others in codes that make use of tree structures. In this paper, we present the first detailed study of the performance characteristics of this optimisation. We show that the modification, if tuned properly can speed up the TreePM code by a significant amount. We also combine this modification with the use of individual time steps and indicate how to combine these two schemes in an optimal fashion. We find that the combination is at least a factor of two faster than the modified TreePM without individual time steps. Overall performance is often faster by a larger factor, as the scheme of groups optimises use of cache for large simulations.Comment: 16 pages, 5 figures; Accepted for publication in Research In Astronomy and Astrophysics (RAA

Probabilistic data flow analysis: a linear equational approach

Speculative optimisation relies on the estimation of the probabilities that certain properties of the control flow are fulfilled. Concrete or estimated branch probabilities can be used for searching and constructing advantageous speculative and bookkeeping transformations. We present a probabilistic extension of the classical equational approach to data-flow analysis that can be used to this purpose. More precisely, we show how the probabilistic information introduced in a control flow graph by branch prediction can be used to extract a system of linear equations from a program and present a method for calculating correct (numerical) solutions.Comment: In Proceedings GandALF 2013, arXiv:1307.416

Periodic scheduling for cache-miss minimisation

In dit proefschrift behandelen we een meerdimensionaal periodiek planningsprobleem.Dit probleem vindt zijn oorsprong in de videosignaalbewerking. Algoritmen voor de bewerking van videosignalen beschouwen we als verzamelingenoperaties die periodiek uitgevoerd moeten worden met zeer hoge frequentie. Daartoe moeten snelle processoren gebruikt worden. De verwerkingssnelheid van deze processoren is in de afgelopen jaren toegenomen met meer dan 50% op jaarbasis.De geheugens waarvan deze processoren gebruik maken zijn jaarlijks slechts 7%sneller geworden, waardoor beide uit de pas gaan lopen. Een standaard oplossing om dit verschil in snelheid te overbruggen is het toevoegen van cachegeheugen tussen de processor en het geheugen. Een cachegeheugen is een snel maar klein buffer dat tussenresultaten van een berekening kan opslaan. De vraag hoe een cachegeheugen optimaal benut wordt kan gezien worden als een planningsprobleem.Het effectief oplossen van dit probleem is echter nog een open vraagstuk.Het planningsprobleem bestaat eruit om twee toekenningen te vinden, te weten een tijdstoekenning en een geheugentoekenning. De tijdstoekenning representeert de volgorde waarin de operaties uitgevoerd moeten worden. Van deze toekenningeisen we dat operaties in een zodanige volgorde plaatsvinden dat tussenresultaten berekend worden voordat ze worden gebruikt. De geheugentoekenning legt voor ieder tussenresultaat in de berekening een geheugenplaats vast. Van deze toekenningeisen we dat een geheugenplaats waar een tussenresultaat opgeslagen is niet overschreven wordt voordat dit tussenresultaat voor de laatste maal gebruikt is.Verder eisen we van de toekenningen dat het cachegeheugen optimaal gebruikt wordt, hetgeen we vertalen in een minimalisatie van het aantal cache misses.We hebben aangetoond dat dit planningsprobleem formeel lastig is. De lastigheid wordt enerzijds veroorzaakt door de beperkingen die opgelegd worden aan de tijdstoekenning en geheugentoekenning. Anderzijds blijkt het lastig om voor een gegeven tijdstoekenning, geheugentoekenning en cachegeheugen, het aantal cache misses uit te rekenen.Elke tijdstoekenning bepaalt een volgorde waarin de operaties uitgevoerd moeten worden. Helaas kunnen niet alle tijdstoekenningen op een efficiente wijze uitgevoerd worden worden door een processor. Om de verzameling tijdstoekenningen in te perken tot toekenningen die een efficiente afbeelding toestaan, leggen we aanvullende beperkingen op.De kern van het proefschrift wordt gevormd door een discussie over het berekenen van het aantal cache misses voor een gegeven tijdstoekenning en geheugentoekenning.Deze berekening doet later dienst als een middel om verschillende toekenningen met elkaar te kunnen vergelijken. Aangezien het bepalen van het aantal cache misses een formeel lastig probleem is, beschouwen we hiervoor een benaderingsalgoritme. Daartoe hebben we het probleem in twee delen gesplitst. In het eerste deel proberen we zo goed mogelijk het hergebruik van tussenresultaten te bepalen, hetgeen gemeten wordt in de tijd die verstrijkt tussen twee opeenvolgende momenten waarop een tussenresultaat gebruikt wordt. In het tweede deel benaderen we de vulling van het cachegeheugen. De vulling geeft een tijdspanne aan waarin alle tussenresultaten zich nog in het cachegeheugen bevinden. We laten zien dat op basis van het hergebruik en de vulling het aantal cache misses berekend kan worden. Gebaseerd op deze opsplitsing hebben we een benaderingsalgoritme ontworpen.Het resulterende algoritme voor het benaderen van het aantal cache misses hebben we geimplementeerd en gebruikt voor een aantal experimenten. We hebben laten zien dat we het aantal cache misses goed kunnen benaderen in rekentijden die veel kleiner zijn dan de tijden die nodig zijn voor een zogenaamde cachesimulatie.Tenslotte hebben we een eerste stap gedaan in de richting van een lokaalzoekalgoritme voor het planningsprobleem. De basis voor het algoritme wordt gevormd door het benaderingsalgoritme voor het aantal cache misses. De zoekruimte, die nodig is voor lokaal zoeken, wordt opgespannen door veranderingen n de tijdstoekenning en geheugentoekenning. Voor deze veranderingen stellen wij technieken voor die bekend zijn uit de literatuur

PC as physics computer for LHC?

In the last five years, we have seen RISC workstations take over the computing scene that was once controlled by mainframes and supercomputers. In this paper we will argue that the same phenomenon might happen again. A project, active since March this year in the Physics Data Processing group of CERN's CN division is described where ordinary desktop PCs running Windows (NT and 3.11) have been used for creating an environment for running large LHC batch jobs (initially the DICE simulation job of Atlas). The problems encountered in porting both the CERN library and the specific Atlas codes are described together with some encouraging benchmark results when comparing to existing RISC workstations in use by the Atlas collaboration. The issues of establishing the batch environment (Batch monitor, staging software, etc.) are also covered. Finally a quick extrapolation of commodity computing power available in the future is touched upon to indicate what kind of cost envelope could be sufficient for the simulation farms required by the LHC experiments

Method to rank documents by a computer, using additive ensembles of regression trees and cache optimisation, and search engine using such a method

The present invention concerns a novel method to efficiently score documents (texts, images, audios, videos, and any other information file) by using a machine-learned ranking function modeled by an additive ensemble of regression trees. A main contribution is a new representation of the tree ensemble based on bitvectors, where the tree traversal, aimed to detect the leaves that contribute to the final scoring of a document, is performed through efficient logical bitwise operations. In addition, the traversal is not performed one tree after another, as one would expect, but it is interleaved, feature by feature, over the whole tree ensemble. Tests conducted on publicly available LtR datasets confirm unprecedented speedups (up to 6.5×) over the best state-of-the-art methods