Accelerating advanced preconditioning methods on hybrid architectures

Un gran número de problemas, en diversas áreas de la ciencia y la ingeniería, involucran la solución de sistemas dispersos de ecuaciones lineales de gran escala. En muchos de estos escenarios, son además un cuello de botella desde el punto de vista computacional, y por esa razón, su implementación eficiente ha motivado una cantidad enorme de trabajos científicos. Por muchos años, los métodos directos basados en el proceso de la Eliminación Gaussiana han sido la herramienta de referencia para resolver dichos sistemas, pero la dimensión de los problemas abordados actualmente impone serios desafíos a la mayoría de estos algoritmos, considerando sus requerimientos de memoria, su tiempo de cómputo y la complejidad de su implementación. Propulsados por los avances en las técnicas de precondicionado, los métodos iterativos se han vuelto más confiables, y por lo tanto emergen como alternativas a los métodos directos, ofreciendo soluciones de alta calidad a un menor costo computacional. Sin embargo, estos avances muchas veces son relativos a un problema específico, o dotan a los precondicionadores de una complejidad tal, que su aplicación en diversos problemas se vuelve poco práctica en términos de tiempo de ejecución y consumo de memoria. Como respuesta a esta situación, es común la utilización de estrategias de Computación de Alto Desempeño, ya que el desarrollo sostenido de las plataformas de hardware permite la ejecución simultánea de cada vez más operaciones. Un claro ejemplo de esta evolución son las plataformas compuestas por procesadores multi-núcleo y aceleradoras de hardware como las Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU). Particularmente, las GPU se han convertido en poderosos procesadores paralelos, capaces de integrar miles de núcleos a precios y consumo energético razonables.Por estas razones, las GPU son ahora una plataforma de hardware de gran importancia para la ciencia y la ingeniería, y su uso eficiente es crucial para alcanzar un buen desempeño en la mayoría de las aplicaciones. Esta tesis se centra en el uso de GPUs para acelerar la solución de sistemas dispersos de ecuaciones lineales usando métodos iterativos precondicionados con técnicas modernas. En particular, se trabaja sobre ILUPACK, que ofrece implementaciones de los métodos iterativos más importantes, y presenta un interesante y moderno precondicionador de tipo ILU multinivel. En este trabajo, se desarrollan versiones del precondicionador y de los métodos incluidos en el paquete, capaces de explotar el paralelismo de datos mediante el uso de GPUs sin afectar las propiedades numéricas del precondicionador. Además, se habilita y analiza el uso de las GPU en versiones paralelas existentes, basadas en paralelismo de tareas para plataformas de memoria compartida y distribuida. Los resultados obtenidos muestran una sensible mejora en el tiempo de ejecución de los métodos abordados, así como la posibilidad de resolver problemas de gran escala de forma eficiente

Deductive Verification of Concurrent Programs and its Application to Secure Information Flow for Java

Formal verification of concurrent programs still poses a major challenge in computer science. Our approach is an adaptation of the modular rely/guarantee methodology in dynamic logic. Besides functional properties, we investigate language-based security. Our verification approach extends naturally to multi-threaded Java and we present an implementation in the KeY verification system. We propose natural extensions to JML regarding both confidentiality properties and multi-threaded programs

Forest landscapes and global change. New frontiers in management, conservation and restoration. Proceedings of the IUFRO Landscape Ecology Working Group International Conference

This volume contains the contributions of numerous participants at the IUFRO Landscape Ecology Working Group International Conference, which took place in Bragança, Portugal, from 21 to 24 of September 2010. The conference was dedicated to the theme Forest Landscapes and Global Change - New Frontiers in Management, Conservation and Restoration. The 128 papers included in this book follow the structure and topics of the conference. Sections 1 to 8 include papers relative to presentations in 18 thematic oral and two poster sessions. Section 9 is devoted to a wide-range of landscape ecology fields covered in the 12 symposia of the conference. The Proceedings of the IUFRO Landscape Ecology Working Group International Conference register the growth of scientific interest in forest landscape patterns and processes, and the recognition of the role of landscape ecology in the advancement of science and management, particularly within the context of emerging physical, social and political drivers of change, which influence forest systems and the services they provide. We believe that these papers, together with the presentations and debate which took place during the IUFRO Landscape Ecology Working Group International Conference – Bragança 2010, will definitively contribute to the advancement of landscape ecology and science in general. For their additional effort and commitment, we thank all the participants in the conference for leaving this record of their work, thoughts and science