Constraint programming on a heterogeneous multicore architecture

As bibliotecas para programação com restrições são úteis ao desenvolverem-se aplicações em linguagens de programação normalmente mais utilizadas pois não necessitam que os programadores aprendam uma. Nova, linguagem, fornecendo ferramentas de programação declarativa para utilização com os sistemas convencionais. Algumas soluções para programação com restrições favorecem completude, tais como sistemas baseados em propagação. Outras estão mais interessadas em obter uma boa solução rapidamente, rejeitando a necessidade de encontram todas as soluções; esta sendo a alternativa utilizada nos sistemas de pesquisa local. Conceber soluções híbridas (propagação + pesquisa local) parece prometedor pois as vantagens de ambas alternativas podem ser combinadas numa única solução. As arquiteturas paralelas são cada vez mais comuns, em parte devido à disponibilidade em grande escala, de sistemas individuais mas também devido à tendência em generalizar o uso de processadores multicore ou seja., processadores com várias unidades de processamento. Nesta tese é proposta uma. Arquitetura para resolvedores de restrições mistos, de pendendo de métodos de propagação e pesquisa local, a qual foi concebida para funcionar eficazmente numa arquitetura. Heterogéneo multiprocessador. /ABSTRACT - Constraint programming libraries are useful when building applications developed mostly in mainstrearn programming languages: they do not require the developers to acquire skills for a new language, providing instead declarative programming tools for use within conventional systems. Some approaches to constraint programming favour completeness, such as propagation-based systems. Others are more interested in getting to a good solution fast, regardless of whether all solutions may be found; this approach is used in local search systems. Designing hybrid approaches (propagation + local search) seems promising since the advantages may be combined into a single approach. Parallel architectures are becoming more commonplace, partly due to the large-scale availability of individual systems but also because of the trend towards generalizing the use of multicore microprocessors. In this thesis an architecture for mixed constraint solvers is proposed, relying both on propagation and local search, which is designed to function effectively in a heterogeneous multicore architecture

Massivel y parallel declarative computational models

Current computer archictectures are parallel, with an increasing number of processors. Parallel programming is an error-prone task and declarative models such as those based on constraints relieve the programmer from some of its difficult aspects, because they abstract control away. In this work we study and develop techniques for declarative computational models based on constraints using GPI, aiming at large scale parallel execution. The main contributions of this work are: A GPI implementation of a scalable dynamic load balancing scheme based on work stealing, suitable for tree shaped computations and effective for systems with thousands of threads. A parallel constraint solver, MaCS, implemented to take advantage of the GPI programming model. Experimental evaluation shows very good scalability results on systems with hundreds of cores. A GPI parallel version of the Adaptive Search algorithm, including different variants. The study on different problems advances the understanding of scalability issues known to exist with large numbers of cores; ### SUMÁRIO: Actualmente as arquitecturas de computadores são paralelas, com um crescente número de processadores. A programação paralela é uma tarefa propensa a erros e modelos declarativos baseados em restrições aliviam o programador de aspectos difíceis dado que abstraem o controlo. Neste trabalho estudamos e desenvolvemos técnicas para modelos de computação declarativos baseados em restrições usando o GPI, uma ferramenta e modelo de programação recente. O Objectivo é a execução paralela em larga escala. As contribuições deste trabalho são as seguintes: a implementação de um esquema dinâmico para balanceamento da computação baseado no GPI. O esquema é adequado para computações em árvores e efectiva em sistemas compostos por milhares de unidades de computação. Uma abordagem à resolução paralela de restrições denominadas de MaCS, que tira partido do modelo de programação do GPI. A Avaliação experimental revelou boa escalabilidade num sistema com centenas de processadores. Uma versão paralela do algoritmo Adaptive Search baseada no GPI, que inclui diferentes variantes. O estudo de diversos problemas aumenta a compreensão de aspectos relacionados com a escalabilidade e presentes na execução deste tipo de algoritmos num grande número de processadores

Constraint programming on hierarchical multiprocessor systems

The work reported in this thesis is about constraint processing in the context of hierarchical multiprocessor systems, including distributed systems. More speci cally, it develops techniques and a system to help bringing the power available in today's multiprocessing networked systems into the constraint processing eld. Solving constraint speci ed problems is a process which lends itself naturally to parallelisation, as it usually implies going through very large search spaces, looking for a solution. Parallel constraint solving draws on the idea of dividing the search space among several workers, so the search may proceed faster, and thanks to the declarative nature of constraint programming, the parallelisation happens transparently as far as the user is concerned. However, to fully take advantage of the parallel computing power available, techniques must be developed to help ensure that the workers executing the search are kept busy at all times, which is an issue tackled by this work; RESUMO: Esta tese debruça-se sobre a programação por restrições no contexto dos sistemas multiprocessador hierárquicos, incluindo os sistemas distribuídos. Mais especificamente, o trabalho elaborado desenvolve as técnicas de resolução de problemas de satisfação de restrições recorrendo ao paralelismo. A actualidade do tema prende-se com a cada vez maior divulgação de que são objecto os sistemas multiprocessador que, juntamente com a omnipresença das redes de computadores, põe à nossa disposição uma capacidade de cálculo que necessita de ser posta a uso, o que tarda em acontecer. Nesta tese desenvolve-se um sistema que permite tirar partido desses recursos através do processamento de restrições A programação por restrições é um paradigma declarativo, em que o utilizador não tem de se preocupar com o controlo da computação, e a introdução de paralelismo nesta área pode realizar-se transparentemente. Por outro lado, o processo de pesquisa de soluções para problemas especificados por restrições adapta-se particularmente bem a ser paralelizado. Este tese apresenta uma abordagem _à resolução paralela de restrições, que junta paralelismo local, sob a forma de trabalhadores, com paralelismo distribuído, em que os actores são as equipas. O sistema construído, destinado a sistemas distribuídos de larga escala, que _é descrito e os seus resultados apresentados, inclui distribuição de trabalho, através de roubo de trabalho. Este funciona, localmente, sem a colaboração do roubado e, remotamente, com colaboração, num ambiente em que todas as equipas cooperam na procura da solução