200 research outputs found

    Approximate Computing Survey, Part II: Application-Specific & Architectural Approximation Techniques and Applications

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    The challenging deployment of compute-intensive applications from domains such Artificial Intelligence (AI) and Digital Signal Processing (DSP), forces the community of computing systems to explore new design approaches. Approximate Computing appears as an emerging solution, allowing to tune the quality of results in the design of a system in order to improve the energy efficiency and/or performance. This radical paradigm shift has attracted interest from both academia and industry, resulting in significant research on approximation techniques and methodologies at different design layers (from system down to integrated circuits). Motivated by the wide appeal of Approximate Computing over the last 10 years, we conduct a two-part survey to cover key aspects (e.g., terminology and applications) and review the state-of-the art approximation techniques from all layers of the traditional computing stack. In Part II of our survey, we classify and present the technical details of application-specific and architectural approximation techniques, which both target the design of resource-efficient processors/accelerators & systems. Moreover, we present a detailed analysis of the application spectrum of Approximate Computing and discuss open challenges and future directions.Comment: Under Review at ACM Computing Survey

    Multi-Criteria Optimization of Real-Time DAGs on Heterogeneous Platforms under P-EDF

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    This paper tackles the problem of optimal placement of complex real-time embedded applications on heterogeneous platforms. Applications are composed of directed acyclic graphs of tasks, with each DAG having a minimum inter-arrival period for its activation requests, and an end-to-end deadline within which all of the computations need to terminate since each activation. The platforms of interest are heterogeneous power-aware multi-core platforms with DVFS capabilities, including big.LITTLE Arm architectures, and platforms with GPU or FPGA hardware accelerators with Dynamic Partial Reconfiguration capabilities. Tasks can be deployed on CPUs using partitioned EDF-based scheduling. Additionally, some of the tasks may have an alternate implementation available for one of the accelerators on the target platform, which are assumed to serve requests in non-preemptive FIFO order. The system can be optimized by: minimizing power consumption, respecting precise timing constraints; maximizing the applications’ slack, respecting given power consumption constraints; or even a combination of these, in a multi-objective formulation. We propose an off-line optimization of the mentioned problem based on mixed-integer quadratic constraint programming (MIQCP). The optimization provides the DVFS configuration of all the CPUs (or accelerators) capable of frequency switching and the placement to be followed by each task in the DAGs, including the software-vs-hardware implementation choice for tasks that can be hardware-accelerated. For relatively big problems, we developed heuristic solvers capable of providing suboptimal solutions in a significantly reduced time compared to the MIQCP strategy, thus widening the applicability of the proposed framework. We validate the approach by running a set of randomly generated DAGs on Linux under SCHED_DEADLINE, deployed onto two real boards, one with Arm big.LITTLE architecture, the other with FPGA acceleration, verifying that the experimental runs meet the theoretical expectations in terms of timing and power optimization goals

    LIPIcs, Volume 261, ICALP 2023, Complete Volume

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    Cooperative scheduling and load balancing techniques in fog and edge computing

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    Fog and Edge Computing are two models that reached maturity in the last decade. Today, they are two solid concepts and plenty of literature tried to develop them. Also corroborated by the development of technologies, like for example 5G, they can now be considered de facto standards when building low and ultra-low latency applications, privacy-oriented solutions, industry 4.0 and smart city infrastructures. The common trait of Fog and Edge computing environments regards their inherent distributed and heterogeneous nature where the multiple (Fog or Edge) nodes are able to interact with each other with the essential purpose of pre-processing data gathered by the uncountable number of sensors to which they are connected to, even by running significant ML models and relying upon specific processors (TPU). However, nodes are often placed in a geographic domain, like a smart city, and the dynamic of the traffic during the day may cause some nodes to be overwhelmed by requests while others instead may become completely idle. To achieve the optimal usage of the system and also to guarantee the best possible QoS across all the users connected to the Fog or Edge nodes, the need to design load balancing and scheduling algorithms arises. In particular, a reasonable solution is to enable nodes to cooperate. This capability represents the main objective of this thesis, which is the design of fully distributed algorithms and solutions whose purpose is the one of balancing the load across all the nodes, also by following, if possible, QoS requirements in terms of latency or imposing constraints in terms of power consumption when the nodes are powered by green energy sources. Unfortunately, when a central orchestrator is missing, a crucial element which makes the design of such algorithms difficult is that nodes need to know the state of the others in order to make the best possible scheduling decision. However, it is not possible to retrieve the state without introducing further latency during the service of the request. Furthermore, the retrieved information about the state is always old, and as a consequence, the decision is always relying on imprecise data. In this thesis, the problem is circumvented in two main ways. The first one considers randomised algorithms which avoid probing all of the neighbour nodes in favour of at maximum two nodes picked at random. This is proven to bring an exponential improvement in performance with respect to the probe of a single node. The second approach, instead, considers Reinforcement Learning as a technique for inferring the state of the other nodes thanks to the reward received by the agents when requests are forwarded. Moreover, the thesis will also focus on the energy aspect of the Edge devices. In particular, will be analysed a scenario of Green Edge Computing, where devices are powered only by Photovoltaic Panels and a scenario of mobile offloading targeting ML image inference applications. Lastly, a final glance will be given at a series of infrastructural studies, which will give the foundations for implementing the proposed algorithms on real devices, in particular, Single Board Computers (SBCs). There will be presented a structural scheme of a testbed of Raspberry Pi boards, and a fully-fledged framework called ``P2PFaaS'' which allows the implementation of load balancing and scheduling algorithms based on the Function-as-a-Service (FaaS) paradigm

    LIPIcs, Volume 274, ESA 2023, Complete Volume

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    LIPIcs, Volume 274, ESA 2023, Complete Volum

    LIPIcs, Volume 258, SoCG 2023, Complete Volume

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    Swarm-Based Drone-as-a-Service for Delivery

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    There has been a growing interest in the applications of drones as a cost-effective, efficient, and environmentally friendly alternative in various domains. Particularly in the context of delivery services, the demand for contactless and efficient delivery solutions has surged. Drone delivery offers faster and greener deliveries. However, existing methods focus primarily on point-to-point delivery, limiting their potential for optimisation. This thesis proposes a novel approach to servitise drone delivery by operating through a skyway network composed of building rooftops, enabling drones to traverse between source and destination while recharging at intermediate nodes. Although single drone delivery offers numerous advantages, it faces significant challenges in scenarios where multiple packages require simultaneous delivery. Flight regulations, which often limit the carrying capacity of individual drones, necessitate the exploration of alternative solutions. Therefore, this thesis presents a novel Swarm-Based Drone-as-a-Service (SDaaS) model and framework for multiple package delivery. The proposed framework prioritises the composition of services that optimise Quality of Service (QoS) factors, such as delivery time and energy consumption. This thesis identifies swarm-specific constraints and leverages the unique characteristics of drone swarms. It explores swarm formations, in-flight wireless charging between drones, and allocation problems to maximise drone utilisation for consumer deliveries. Furthermore, this research investigates the recommendation of services to consumers based on their preferences, aiming to increase their satisfaction. Moreover, the framework addresses the resilience of SDaaS by addressing issues related to drone soft failures and their impact on other swarm members. Ultimately, this work paves the way for the widespread adoption and optimisation of swarm-based drone services in the context of last-mile delivery

    Situation-aware Edge Computing

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    Future wireless networks must cope with an increasing amount of data that needs to be transmitted to or from mobile devices. Furthermore, novel applications, e.g., augmented reality games or autonomous driving, require low latency and high bandwidth at the same time. To address these challenges, the paradigm of edge computing has been proposed. It brings computing closer to the users and takes advantage of the capabilities of telecommunication infrastructures, e.g., cellular base stations or wireless access points, but also of end user devices such as smartphones, wearables, and embedded systems. However, edge computing introduces its own challenges, e.g., economic and business-related questions or device mobility. Being aware of the current situation, i.e., the domain-specific interpretation of environmental information, makes it possible to develop approaches targeting these challenges. In this thesis, the novel concept of situation-aware edge computing is presented. It is divided into three areas: situation-aware infrastructure edge computing, situation-aware device edge computing, and situation-aware embedded edge computing. Therefore, the concepts of situation and situation-awareness are introduced. Furthermore, challenges are identified for each area, and corresponding solutions are presented. In the area of situation-aware infrastructure edge computing, economic and business-related challenges are addressed, since companies offering services and infrastructure edge computing facilities have to find agreements regarding the prices for allowing others to use them. In the area of situation-aware device edge computing, the main challenge is to find suitable nodes that can execute a service and to predict a node’s connection in the near future. Finally, to enable situation-aware embedded edge computing, two novel programming and data analysis approaches are presented that allow programmers to develop situation-aware applications. To show the feasibility, applicability, and importance of situation-aware edge computing, two case studies are presented. The first case study shows how situation-aware edge computing can provide services for emergency response applications, while the second case study presents an approach where network transitions can be implemented in a situation-aware manner

    Proactive Adaptation in Self-Organizing Task-based Runtime Systems for Different Computing Classes

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    Moderne Computersysteme bieten Anwendern und Anwendungsentwicklern ein hohes Maß an Parallelität und Heterogenität. Die effiziente Nutzung dieser Systeme erfordert jedoch tiefgreifende Kenntnisse, z.B. der darunterliegenden Hardware-Plattform und den notwendigen Programmiermodellen, und umfangreiche Arbeit des Entwicklers. In dieser Thesis bezieht sich die effiziente Nutzung auf die Gesamtausführungszeit der Anwendungen, den Energieverbrauch des Systems, die maximale Temperatur der Verarbeitungseinheiten und die Zuverlässigkeit des Systems. Neben den verschiedenen Optimierungszielen muss ein Anwendungsentwickler auch die spezifischen Einschränkungen und Randbedingungen des Systems berücksichtigen, wie z. B. Deadlines oder Sicherheitsgarantien, die mit bestimmten Anwendungsbereichen einhergehen. Diese Komplexität heterogener Systeme macht es unmöglich, alle potenziellen Systemzustände und Umwelteinflüsse, die zur Laufzeit auftreten können, vorherzusagen. Die System- und Anwendungsentwickler sind somit nicht in der Lage, zur Entwurfszeit festzulegen, wie das System und die Anwendungen in allen möglichen Situationen reagieren sollen. Daher ist es notwendig, die Systeme zur Laufzeit der aktuellen Situation anzupassen, um ihr Verhalten entsprechend zu optimieren. In eingebetteten Systemen mit begrenzten Kühlkapazitäten muss z.B. bei Erreichen einer bestimmten Temperaturschwelle eine Lastverteilung vorgenommen, die Frequenz verringert oder Verarbeitungseinheiten abgeschaltet werden, um die Wärmeentwicklung zu reduzieren. Normalerweise reicht es aber nicht aus, einfach nur auf einen ungünstigen Systemzustand zu reagieren. Das Ziel sollte darin bestehen, ungünstige oder fehlerhafte Systemzustände vor dem Auftreten zu vermeiden, um die Notwendigkeit des Aufrufs von Notfallfunktionen zu verringern und die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Anstatt beispielsweise die Wärmeentwicklung durch eine Neuverteilung der Anwendungen zu reduzieren, könnten proaktive Mechanismen kritische Temperaturen bereits im Vorfeld vermeiden, indem sie bestimmte unkritische Aufgaben verzögern oder deren Genauigkeit oder QoS verringern. Auf diese Weise wird die Systemlast reduziert, bevor ein kritischer Punkt erreicht wird. Lösungen des aktuellen Stands der Technik wie einheitliche Programmiersprachen oder Laufzeitsysteme adressieren einige der oben genannten Herausforderungen, jedoch existiert kein Ansatz, der in der Lage ist, eine Optimierung mehrerer sich widersprechender Zielfunktionen dynamisch und vor allem proaktiv durchzuführen. Ein Konzept, das diese komplexe Aufgabe für den Entwickler übernimmt und eine Möglichkeit zur dynamischen und proaktiven Anpassung an Veränderungen bietet, ist die Selbstorganisation. Selbstorganisation ist jedoch definiert als ein Prozess ohne externe Kontrolle oder Steuerung. Im Kontext der Systemoptimierung kann dies leicht zu unerwünschten Ergebnissen führen. Ein Ansatz, der Selbstorganisation mit einem Kontrollmechanismus kombiniert, welcher auf Robustheit und Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Störungen abzielt, ist Organic Computing. Das bestimmende Merkmal von Organic Computing ist eine Observer/Controller-Architektur. Das Konzept dieser Architektur besteht darin, den aktuellen Zustand des Systems und der Umgebung zu überwachen, diese Daten zu analysieren und auf der Grundlage dieser Analyse Entscheidungen über das zukünftige Systemverhalten zu treffen. Organic Computing ermöglicht es also auf der Grundlage der vergangenen und des aktuellen Zustands proaktiv Mechanismen auszuwählen und auszulösen, die das System optimieren und unerwünschte Zustände vermeiden. Um die Vorteile des Organic Computings auf moderne heterogene Systeme zu übertragen, kombiniere ich den Organic Computing-Ansatz mit einem Laufzeitsystem. Laufzeitsysteme sind ein vielversprechender Kandidat für die Umsetzung des Organic Computing-Ansatzes, da sie bereits die Ausführung von Anwendungen überwachen und steuern. Insbesondere betrachte und bearbeite ich in dieser Dissertation die folgenden Forschungsthemen, indem ich die Konzepte des Organic Computings und der Laufzeitsysteme kombiniere: • Erfassen des aktuellen Systemzustands durch Überwachung von Sensoren und Performance Countern • Vorhersage zukünftiger Systemzustände durch Analyse des vergangenen Verhaltens • Nutzung von Zustandsinformationen zur proaktiven Anpassung des Systems Ich erweitere das Thema der Erfassung von Systemzuständen auf zwei Arten. Zunächst führe ich eine neuartige heuristische Metrik zur Berechnung der Zuverlässigkeit einer Verarbeitungseinheit ein, die auf symptombasierter Fehlererkennung basiert. Symptombasierte Fehlererkennung ist eine leichtgewichtige Methode zur dynamischen Erkennung von soften Hardware-Fehlern durch Überwachung des Ausführungsverhaltens mit Performance Countern. Die dynamische Erkennung von Fehlern ermöglicht dann die Berechnung einer heuristischen Fehlerrate einer Verarbeitungseinheit in einem bestimmten Zeitfenster. Die Fehlerrate wird verwendet, um die Anzahl der erforderlichen Ausführungen einer Anwendung zu berechnen, um eine bestimmte Ergebniszuverlässigkeit, also eine Mindestwahrscheinlichkeit für ein korrektes Ergebnis, zu gewährleisten. Ein wichtiger Aspekt der Zustandserfassung ist die Minimierung des entstehenden Overheads. Ich verringere die Anzahl der für OpenMP-Tasks notwendigen Profiling-Durchläufe durch Thread-Interpolation und Überprüfungen des Skalierungsverhaltens. Zusätzlich untersuche ich die Vorhersage von OpenCL Task-Ausführungszeiten. Die Prädiktoren der Ausführungszeiten werden mit verschiedenen maschinellen Lernalgorithmen trainiert. Als Input werden Profile der Kernel verwendet, die durch statische Codeanalyse erstellt wurden. Um in dieser Dissertation zukünftige Systemzustände vorherzusagen, sollen Anwendungen vorausgesagt werden, die in naher Zukunft im System vorkommen werden. In Kombination mit der Ausführungsdatenbank ermöglicht dies die Schätzung der anstehenden Kosten, die das System zu bewältigen hat. In dieser Arbeit werden zwei Mechanismen zur Vorhersage von Anwendungen/Tasks entwickelt. Der erste Prädiktor zielt darauf ab, neue Instanzen unabhängiger Tasks vorherzusagen. Der zweite Mechanismus betrachtet Ausführungsmuster abhängiger Anwendungen und sagt auf dieser Grundlage zukünftig auftretende Anwendungen vorher. Beide Mechanismen verwenden eine Vorhersagetabelle, die auf Markov-Prädiktoren und dem Abgleich von Mustern basiert. In dieser Arbeit wird das Wissen, das durch die Systemüberwachung und die Vorhersage zukünftiger Anwendungen gewonnen wird, verwendet, um die Optimierungsziele des Systems proaktiv in Einklang zu bringen und zu gewichten. Dies geschieht durch eine Reihe von Regeln, die eine Systemzustandsbeschreibung, bestehend aus dem aktuellen Zustand, Vorhersagen und Randbedingungen bzw. Beschränkungen, auf einen Vektor aus Gewichten abbilden. Zum Erlernen der Regelmenge wird ein Extended Classifer System (XCS) eingesetzt. Das XCS ist in eine hierarchische Architektur eingebettet, die nach den Prinzipien des Organic Computing entworfen wurde. Eine wichtige Designentscheidung ist dabei die Auslagerung der Erstellung neuer Regeln an einen Offline-Algorithmus, der einen Simulator nutzt und parallel zum normalen Systemablauf ausgeführt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass keine ungetesteten Regeln, deren Auswirkungen noch nicht bekannt sind, dem laufenden System hinzugefügt werden. Die sich daraus ergebenden Gewichte werden schließlich verwendet, um eine Bewertungsfunktion für List Scheduling-Algorithmen zu erstellen. Diese Dissertation erweitert das Forschungsgebiet der Scheduling-Algorithmen durch zwei Mechanismen für dynamisches Scheduling. Die erste Erweiterung konzentriert sich auf nicht sicherheitskritische Systeme, die Prioritäten verwenden, um die unterschiedliche Wichtigkeit von Tasks auszudrücken. Da statische Prioritäten in stark ausgelasteten Systemen zu Starvation führen können, habe ich einen dynamischen Ageing-Mechanismus entwickelt, der dazu in der Lage ist, die Prioritäten der Tasks entsprechend der aktuellen Auslastung und ihrer Wartezeiten anzupassen. Dadurch reduziert der Mechanismus die Gesamtlaufzeit über alle Tasks und die Wartezeit für Tasks mit niedrigerer Priorität. Noch ist eine große Anzahl von Anwendungen nicht dazu bereit, den hohen Grad an Parallelität zu nutzen, den moderne Computersysteme bieten. Ein Konzept, das versucht dieses Problem zu lösen, indem es mehrere verschiedene Prozesse auf demselben Rechenknoten zur Ausführung bringt, ist das Co-Scheduling. In dieser Dissertation stelle ich einen neuartigen Co-Scheduling-Mechanismus vor, welcher die Task-Schedules mehrerer Laufzeitsysteminstanzen optimiert, die auf demselben Rechenknoten ausgeführt werden. Um die notwendigen Informationen zwischen den Laufzeitsysteminstanzen zu teilen, speichert der Mechanismus die Daten in Shared Memory. Sobald ein Laufzeitsystem neue Tasks in das System einfügt, prüft der Mechanismus, ob die Berechnung eines neuen Schedules sinnvoll ist. Wird die Entscheidung getroffen, einen neuen Schedule zu berechnen, setzt der Mechanismus Simulated Annealing ein, um alle Tasks, die bisher noch nicht mit ihrer Ausführung begonnen haben, neu auf Ausführungseinheiten abzubilden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit neuartige Mechanismen und Algorithmen sowie Erweiterungen zu verschiedenen Forschungsgebieten anbietet, um ein proaktives selbst-organisierendes System zu implementieren, das sich an neue und unbekannte Situationen anpassen kann. Dabei wird die Komplexität für Benutzer und Anwendungsentwickler reduziert, indem die Entscheidungsfindung in das System selbst ausgelagert wird. Gleichzeitig sorgt dieser Ansatz für eine effiziente Nutzung der Ressourcen des Systems. Insgesamt leistet diese Arbeit die folgenden Beiträge zur Erweiterung des Stands der Forschung: • Einführung einer neuartigen heuristischen Metrik zur Messung der Zuverlässigkeit von Verarbeitungseinheiten. Die Metrik basiert auf einer leichtgewichtigen Methode zur Fehlererkennung, genannt symptombasierte Fehlererkennung. Mit der symptombasierten Fehlererkennung ist es möglich, mehrere injizierte Fehlerklassen und Interferenzen, die Soft-Hardware-Fehler simulieren, sowohl auf einer CPU als auch auf einer GPU zuverlässig zu erkennen. Darüber hinaus werden diese Ergebnisse durch Welch\u27s t-Test statistisch bestätigt. • Vorschlag eines Vorhersagemodells für die Ausführungszeit von OpenCL Kerneln, das auf statischer Code-Analyse basiert. Das Modell ist in der Lage, die schnellste Verarbeitungseinheit aus einer Menge von Verarbeitungseinheiten mit einer Genauigkeit von im schlechtesten Fall 69 %69\,\% auszuwählen. Zum Vergleich: eine Referenzvariante, welche immer den Prozessor vorhersagt, der die meisten Kernel am schnellsten ausführt, erzielt eine Genauigkeit von 25 %25\,\%. Im besten Fall erreicht das Modell eine Genauigkeit von bis zu 83 %83\,\%. • Bereitstellung von zwei Prädiktoren für kommende Tasks/Anwendungen. Der erste Mechanismus betrachtet unabhängige Tasks, die ständig neue Task-Instanzen erstellen, der zweite abhängige Anwendungen, die Ausführungsmuster bilden. Dabei erzielt der erste Mechanismus bei der Vorhersage der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Task-Instanzen einen maximalen\\ sMAPEsMAPE-Wert von 4,33 %4,33\,\% für sporadische und 0,002 %0,002 \,\% für periodische Tasks. Darüber hinaus werden Tasks mit einem aperiodischen Ausführungsschema zuverlässig erkannt. Der zweite Mechanismus erreicht eine Genauigkeit von 77,6 %77,6 \,\% für die Vorhersage der nächsten anstehenden Anwendung und deren Startzeit. • Einführung einer Umsetzung eines hierarchischen Organic Computing Frameworks mit dem Anwendungsgebiet Task-Scheduling. Dieses Framework enthält u.a. ein modifiziertes XCS, für dessen Design und Implementierung ein neuartiger Reward-Mechanismus entwickelt wird. Der Mechanismus bedient sich dabei eines speziell für diesen Zweck entwickelten Simulators zur Berechnung von Task-Ausführungskosten. Das XCS bildet Beschreibungen des Systemzustands auf Gewichte zur Balancierung der Optimierungsziele des Systems ab. Diese Gewichte werden in einer Bewertungsfunktion für List Scheduling-Algorithmen verwendet. Damit wird in einem Evaluationsszenario, welches aus einem fünfmal wiederholten Muster aus Anwendungen besteht, eine Reduzierung der Gesamtlaufzeit um 10,4 %10,4\,\% bzw. 26,7 s26,7\,s, des Energieverbrauchs um 4,7 %4,7\,\% bzw. 2061,1 J2061,1\,J und der maximalen Temperatur der GPU um 3,6 %3,6\,\% bzw. 2,7K2,7 K erzielt. Lediglich die maximale Temperatur über alle CPU-Kerne erhöht sich um 6 %6\,\% bzw. 2,3 K2,3\,K. • Entwicklung von zwei Erweiterungen zur Verbesserung des dynamischen Task-Schedulings für einzelne und mehrere Prozesse, z.B. mehrere Laufzeitsysteminstanzen. Der erste Mechanismus, ein Ageing-Algorithmus, betrachtet nicht sicherheitskritische Systeme, welche Task-Prioritäten verwenden, um die unterschiedliche Bedeutung von Anwendungen darzustellen. Da es in solchen Anwendungsszenarien in Kombination mit hoher Systemauslastung zu Starvation kommen kann, passt der Mechanismus die Task-Prioritäten dynamisch an die aktuelle Auslastung und die Task-Wartezeiten an. Insgesamt erreicht dieser Mechanismus in zwei Bewertungsszenarien eine durchschnittliche Laufzeitverbesserung von 3,75 %3,75\,\% und 3,16 %3,16\,\% bei gleichzeitiger Reduzierung der Durchlaufzeit von Tasks mit niedrigerer Priorität um bis zu 25,67 %25,67\,\%. Der zweite Mechanismus ermöglicht die Optimierung von Schedules mehrerer Laufzeitsysteminstanzen, die parallel auf demselben Rechenknoten ausgeführt werden. Dieser Co-Scheduling-Ansatz verwendet Shared Memory zum Austausch von Informationen zwischen den Prozessen und Simulated Annealing zur Berechnung neuer Task-Schedules. In zwei Evaluierungsszenarien erzielt der Mechanismus durchschnittliche Laufzeitverbesserungen von 19,74 %19,74\,\% und 20,91 %20,91\,\% bzw. etwa 2,7 s2,7\,s und 3 s3\,s

    Technologies and Applications for Big Data Value

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    This open access book explores cutting-edge solutions and best practices for big data and data-driven AI applications for the data-driven economy. It provides the reader with a basis for understanding how technical issues can be overcome to offer real-world solutions to major industrial areas. The book starts with an introductory chapter that provides an overview of the book by positioning the following chapters in terms of their contributions to technology frameworks which are key elements of the Big Data Value Public-Private Partnership and the upcoming Partnership on AI, Data and Robotics. The remainder of the book is then arranged in two parts. The first part “Technologies and Methods” contains horizontal contributions of technologies and methods that enable data value chains to be applied in any sector. The second part “Processes and Applications” details experience reports and lessons from using big data and data-driven approaches in processes and applications. Its chapters are co-authored with industry experts and cover domains including health, law, finance, retail, manufacturing, mobility, and smart cities. Contributions emanate from the Big Data Value Public-Private Partnership and the Big Data Value Association, which have acted as the European data community's nucleus to bring together businesses with leading researchers to harness the value of data to benefit society, business, science, and industry. The book is of interest to two primary audiences, first, undergraduate and postgraduate students and researchers in various fields, including big data, data science, data engineering, and machine learning and AI. Second, practitioners and industry experts engaged in data-driven systems, software design and deployment projects who are interested in employing these advanced methods to address real-world problems
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