Una estrategia para la reducción del consumo de potencia en redes de interconexión

El alto nivel de potencia de cálculo requerida por algunas aplicaciones sólo puede ser alcanzado por sistemas multiprocesador. Estos sistemas consisten en varios procesadores que se comunican mediante una red de interconexión. El enorme aumento tanto en el tamaño como la complejidad de los sistemas multiprocesador ha disparado su consumo de energía. Las técnicas de reducción de consumo de potencia se están aplicando a todos los niveles en los computadores y la red de interconexión no puede ser una excepción. En este entorno, las redes de interconexión más ampliamente utilizadas están basadas en topologías regulares: directas, como los toros, e indirectas, como los fat-tree. En ambos casos el consumo de potencia de la circuitería de la red de interconexión contribuye significativamente al total del sistema. En esta tesis, proponemos una estrategia para reducir el consumo de potencia en las redes de interconexión, tanto directas como indirectas. Dicha estrategia se materializa en forma de un mecanismo que combina dos técnicas alternativas: (i) la conexión y desconexión dinámica de los enlaces de la red en función del tráfico (cualquier enlace puede ser desconectado, con tal de que la conectividad de red esté garantizada), (ii) el ajuste dinámico del ancho de banda de los enlaces en función del tráfico. En ambos casos, la topología de la red no se ve modificada. Por lo tanto, el mismo algoritmo de encaminamiento puede ser usado independientemente de las acciones de ahorro en el consumo llevadas a cabo, simplificando así el diseño del router. Nuestros resultados muestran que el consumo de potencia de la red se puede reducir muy significativamente, a costa de algún incremento en la latencia. Sin embargo, la reducción de potencia alcanzada es siempre mayor que la penalización en la latencia.Alonso Díaz, M. (2012). Una estrategia para la reducción del consumo de potencia en redes de interconexión [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16186Palanci

Diseño de procesadores educativos: alternativas de diseño multiciclo

La implantación de los nuevos planes de estudio en las carreras universitarias de informática ha incentivado a los autores al diseño de procesadores educativos, con el fin de que los alumnos los puedan implementar en el laboratorio y estudiar su funcionamiento. Este trabajo se ha visto recompensado no sólo por una mayor asistencia y motivación de los alumnos al laboratorio, sino aprendizaje de la asignatura. Implementar un procesador, aunque sólo sea con una herramienta de simulación digital y poder observar qué líneas de control se activan y cómo circulan los datos entre las unidades funcionales de la máquina implementada por ellos mismos es una de las mayores satisfacciones que obtiene un estudiante cuando cursa la asignatura de Estructura de Computadores I (ECI), que se imparte en el segundo cuatrimestre del primer curso en las titulaciones de Ingeniero Técnico de Informática de Sistemas, Ingeniero Técnico en Informática de Gestión e Ingeniero en Informática. En [1] se presentan distintas alternativas de diseño de la unidad de control del procesador, como el control monociclo, el multiprogramado, y el multiciclo. Los dos primeros ya han sido abordados por los autores en publicaciones recientes así como libros de texto [2]. En el presente trabajo se aborda el diseño de la tercera alternativa, debido a los excelentes resultados pedagógicos obtenidos con los trabajos precedentes

Modelo curricular para el desarrollo de una conciencia en salud

Como resultado de un proyecto de investigación financiado por Colciencias, los grupos de Investigación Eureka y Proyecto UNI Barranquilla de Uninorte han diseñado y aplicado un novedoso modelo curricular para que estudiantes y docentes desarrollen una conciencia salubrista en busca de la autonomía en la salud.La autonomía en salud, es decir, la capacidad de la persona para entender, apreciar, adoptar y ejecutar voluntariamente aquellos comportamientos que permiten alcanzar y sostener un estado de salud, sólo es posible si las personas, en sentido individual y colectivo, desarrollan la capacidad o competencia conocida como conciencia salubrista. Desde la educación y mediante un modelo curricular que guíe a docentes y estudiantes, se puede formar ciudadanos con una conciencia salubrista.Colciencia

POWAR: Power-Aware Routing in HPC Networks with On/Off Links

[EN] In order to save energy in HPC interconnection networks, one usual proposal is to switch idle links into a low-power mode after a certain time without any transmission, as IEEE Energy Efficient Ethernet standard proposes. Extending the low-power mode mechanism, we propose POWer-Aware Routing (POWAR), a simple power-aware routing and selection function for fat-tree and torus networks. POWAR adapts the amount of network links that can be used, taking into account the network load, and obtaining great energy savings in the network (55%-65%) and the entire system (9%-10%) with negligible performance overhead.This work has been supported by the Spanish MINECO and European Commission (FEDER funds) under project TIN2015-66972-C5-1-R. Francisco J. Andujar has been partially funded by the Spanish MICINN and by the ERDF program of the European Union: PCAS Project (TIN2017-88614-R), CAPAP-H6 (TIN2016-81840-REDT), and Junta de Castilla y Leon FEDER Grant VA082P17 (PROPHET Project).Andújar-Muñoz, FJ.; Coll, S.; Alonso Díaz, M.; López Rodríguez, PJ.; Martínez-Rubio, J. (2019). POWAR: Power-Aware Routing in HPC Networks with On/Off Links. ACM Transactions on Architecture and Code Optimization. 15(4):1-22. https://doi.org/10.1145/3293445S122154Abts, D., Marty, M. R., Wells, P. M., Klausler, P., & Liu, H. (2010). Energy proportional datacenter networks. Proceedings of the 37th annual international symposium on Computer architecture - ISCA ’10. doi:10.1145/1815961.1816004Adiga, N. R., Blumrich, M. A., Chen, D., Coteus, P., Gara, A., Giampapa, M. E., … Vranas, P. (2005). Blue Gene/L torus interconnection network. IBM Journal of Research and Development, 49(2.3), 265-276. doi:10.1147/rd.492.0265M. Alonso S. Coll J. M. Martínez V. Santonja and P. López. 2015. Power consumption management in fat-tree interconnection networks. Parallel Comput. 48 C (Oct. 2015) 59--80. 10.1016/j.parco.2015.03.007 M. Alonso S. Coll J. M. Martínez V. Santonja and P. López. 2015. Power consumption management in fat-tree interconnection networks. Parallel Comput. 48 C (Oct. 2015) 59--80. 10.1016/j.parco.2015.03.007Marina Alonso, Coll, S., Martínez, J.-M., Santonja, V., López, P., & Duato, J. (2010). Power saving in regular interconnection networks. Parallel Computing, 36(12), 696-712. doi:10.1016/j.parco.2010.08.003Bob Alverson Edwin Froese Larry Kaplan and Duncan Roweth. 2012. Cray XC series network. Cray Inc. White Paper WP-Aries01-1112 (2012). Bob Alverson Edwin Froese Larry Kaplan and Duncan Roweth. 2012. Cray XC series network. Cray Inc. White Paper WP-Aries01-1112 (2012).Anderson, T. E., Owicki, S. S., Saxe, J. B., & Thacker, C. P. (1993). High-speed switch scheduling for local-area networks. ACM Transactions on Computer Systems, 11(4), 319-352. doi:10.1145/161541.161736Andujar, F. J., Villar, J. A., Sanchez, J. L., Alfaro, F. J., & Escudero-Sahuquillo, J. (2015). VEF Traces: A Framework for Modelling MPI Traffic in Interconnection Network Simulators. 2015 IEEE International Conference on Cluster Computing. doi:10.1109/cluster.2015.141Barroso, L. A., & Hölzle, U. (2007). The Case for Energy-Proportional Computing. Computer, 40(12), 33-37. doi:10.1109/mc.2007.443Camacho, J., & Flich, J. (2011). HPC-Mesh: A Homogeneous Parallel Concentrated Mesh for Fault-Tolerance and Energy Savings. 2011 ACM/IEEE Seventh Symposium on Architectures for Networking and Communications Systems. doi:10.1109/ancs.2011.17Chen, D., Parker, J. J., Eisley, N. A., Heidelberger, P., Senger, R. M., Sugawara, Y., … Steinmacher-Burow, B. (2011). The IBM Blue Gene/Q interconnection network and message unit. Proceedings of 2011 International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis on - SC ’11. doi:10.1145/2063384.2063419Chen, L., & Pinkston, T. M. (2012). NoRD: Node-Router Decoupling for Effective Power-gating of On-Chip Routers. 2012 45th Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture. doi:10.1109/micro.2012.33Christensen, K., Reviriego, P., Nordman, B., Bennett, M., Mostowfi, M., & Maestro, J. (2010). IEEE 802.3az: the road to energy efficient ethernet. IEEE Communications Magazine, 48(11), 50-56. doi:10.1109/mcom.2010.5621967Dally, & Seitz. (1987). Deadlock-Free Message Routing in Multiprocessor Interconnection Networks. IEEE Transactions on Computers, C-36(5), 547-553. doi:10.1109/tc.1987.1676939Das, R., Narayanasamy, S., Satpathy, S. K., & Dreslinski, R. G. (2013). Catnap. Proceedings of the 40th Annual International Symposium on Computer Architecture - ISCA ’13. doi:10.1145/2485922.2485950Derradji, S., Palfer-Sollier, T., Panziera, J.-P., Poudes, A., & Atos, F. W. (2015). The BXI Interconnect Architecture. 2015 IEEE 23rd Annual Symposium on High-Performance Interconnects. doi:10.1109/hoti.2015.15Jack Dongarra Hans W. Meuer and Erich Strohmaier. 2018. TOP500 Supercomputer Sites. Retrieved from https://www.top500.org. Jack Dongarra Hans W. Meuer and Erich Strohmaier. 2018. TOP500 Supercomputer Sites. Retrieved from https://www.top500.org.Duato, J. (1993). A new theory of deadlock-free adaptive routing in wormhole networks. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 4(12), 1320-1331. doi:10.1109/71.250114José Duato Sudhakar Yalamanchili and Lionel Ni. 2003. Interconnection Networks. An Engineering Approach. Morgan Kaufmann Publishers Inc. San Francisco CA. José Duato Sudhakar Yalamanchili and Lionel Ni. 2003. Interconnection Networks. An Engineering Approach. Morgan Kaufmann Publishers Inc. San Francisco CA.GALGO 2017. GALGO—Albacete Research Institute of Informatics Supercomputer Center homepage. Retrieved from http://www.i3a.uclm.es/galgo. GALGO 2017. GALGO—Albacete Research Institute of Informatics Supercomputer Center homepage. Retrieved from http://www.i3a.uclm.es/galgo.Greenberg, A., Hamilton, J., Maltz, D. A., & Patel, P. (2008). The cost of a cloud. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 39(1), 68-73. doi:10.1145/1496091.1496103HPCC {n.d.}. HPC Challenge Benchmark. Retrieved from http://icl.cs.utk.edu/hpcc/index.html. HPCC {n.d.}. HPC Challenge Benchmark. Retrieved from http://icl.cs.utk.edu/hpcc/index.html.Hluchyj, M. G., & Karol, M. J. (1988). Queueing in high-performance packet switching. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 6(9), 1587-1597. doi:10.1109/49.12886Koibuchi, M., Otsuka, T., Hiroki Matsutani, & Amano, H. (2009). An on/off link activation method for low-power ethernet in PC clusters. 2009 IEEE International Symposium on Parallel & Distributed Processing. doi:10.1109/ipdps.2009.5161069Phillips, J. C., Braun, R., Wang, W., Gumbart, J., Tajkhorshid, E., Villa, E., … Schulten, K. (2005). Scalable molecular dynamics with NAMD. Journal of Computational Chemistry, 26(16), 1781-1802. doi:10.1002/jcc.20289Pronk, S., Páll, S., Schulz, R., Larsson, P., Bjelkmar, P., Apostolov, R., … Lindahl, E. (2013). GROMACS 4.5: a high-throughput and highly parallel open source molecular simulation toolkit. Bioinformatics, 29(7), 845-854. doi:10.1093/bioinformatics/btt055Reviriego, P., Hernandez, J., Larrabeiti, D., & Maestro, J. (2009). Performance evaluation of energy efficient ethernet. IEEE Communications Letters, 13(9), 697-699. doi:10.1109/lcomm.2009.090880K. P. Saravanan and P. Carpenter. 2018. PerfBound: Conserving energy with bounded overheads in on/off-based HPC interconnects. IEEE Trans. Comput. (2018) 1--1. 10.1109/TC.2018.2790394 K. P. Saravanan and P. Carpenter. 2018. PerfBound: Conserving energy with bounded overheads in on/off-based HPC interconnects. IEEE Trans. Comput. (2018) 1--1. 10.1109/TC.2018.2790394Saravanan, K. P., Carpenter, P. M., & Ramirez, A. (2013). Power/performance evaluation of energy efficient Ethernet (EEE) for High Performance Computing. 2013 IEEE International Symposium on Performance Analysis of Systems and Software (ISPASS). doi:10.1109/ispass.2013.6557171Soteriou, V., & Li-Shiuan Peh. (s. f.). Dynamic power management for power optimization of interconnection networks using on/off links. 11th Symposium on High Performance Interconnects, 2003. Proceedings. doi:10.1109/conect.2003.1231472Totoni, E., Jain, N., & Kale, L. V. (2013). Toward Runtime Power Management of Exascale Networks by on/off Control of Links. 2013 IEEE International Symposium on Parallel & Distributed Processing, Workshops and Phd Forum. doi:10.1109/ipdpsw.2013.191VEF 2017. VEF traces homepage. Retrieved from http://www.i3a.info/VEFtraces. VEF 2017. VEF traces homepage. Retrieved from http://www.i3a.info/VEFtraces

Curso de Laboratorio Junior para el estudio del procesador

El estudio del procesador en los actuales planes de estudio de las carreras universitarias de informática, varia ligeramente de unas universidades a otras dentro del territorio nacional. El presente trabajo se enmarca dentro de la Universidad Politécnica de Valencia por estar los autores adscritos a ella. Este trabajo presenta un curso de laboratorio para la asignatura de Estructura de Computadores I (ECD) enfocado al estudio del procesador. La herramienta de diseño digital que se utiliza para la implementación de los circuitos propuestos es el CASCAD que corre sobre un entorno PC. La herramienta, aunque no analiza con detalle los retardos de tiempo de los componentes, es adecuada para un estudiante de primer curso ya que ofrece entre sus ventajas, la incorporación de muchos objetos como unidades aritmético-lógicas y registros, que se utilizan en la implementación de la ruta de datos. Además, al ser el entorno gráfico, se puede apreciar con claridad, qué líneas de control se encuentran activas en cada momento

Uso de Powerpoint e Internet en la enseñanza universitaria

El advenimiento de las nuevas tecnologías ha originado el desarrollo de herramientas capaces de tratar gran cantidad de información. Su aplicación a la enseñanza no se ha hecho esperar. Una de estas aplicaciones es el desarrollo de material multimedia de apoyo a las clases magistrales tradicionales. El objetivo de este trabajo es mostrar y analizar el uso de las herramientas multimedia en la docencia universitaria, — aplicando su utilización a Fundamentos de Computadores, asignatura troncal de primer curso de las titulaciones ITIG, ITIS e II

Open Access Escape Room a les biblioteques universitàries catalanes

Presentació de l'Escape Room d'Accés Obert realitzat per les biblioteques universitàries de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) durant els mesos d'octubre i novembre de 2019 amb l'objectiu comú de difondre l'accés obert entre els diferents col·lectius de la comunitat universitària a través d'una activitat lúdica. Es descriu l'experiència, els seus inicis, com es va preparar i portar a terme i finalment quins van ser els indicadors considerats per valorar-la com una acció d'èxit i amb moltes possibilitats de futur. L'activitat es va exposar al Seminari d'Experiències'20 organitzat pel Col·legi Oficial de Bibliotecaris-Documentalistes de Catalunya el 16 de desembre de 2020. Aquest seminari va substituir les 16es Jornades Catalanes d'Informació i Documentació, cancel·lades per la pandèmia de COVID-19

Comprehensive student support plan PIAE+

[EN] The traditional role of the university teacher must adapt to the new demands of society to serve a very dynamic and varied student. For this reason, universities must not only innovate in their pedagogical models, but also in their attention to the student. This requires tutorial accompaniment programs that respond to the needs of students at different stages of their university life. In recent years, the Universitat Politècnica de València (UPV) has implemented a tutoring plan in the first year of the degrees, which has proved very important in the process of adaptation of new students. One of the main conclusions is that the needs of students evolve throughout the different stages of their university experience. For example, students in the first years need more specific attention in study techniques and guidance in the academic itinerary, while those in the last years require support in approaching the work reality or for the continuation of their studies. For this reason, they require a comprehensive accompaniment, not only at degree level, but also in master's and doctorate. As a result, during the 2021-22 academic year, the Comprehensive Student Accompaniment Plan, PIAE+, has been implemented at the UPV, in collaboration with the entire university community. The PIAE+ acts in all undergraduate, master's and doctoral courses, to listen to students and offer them personalized support and accompaniment throughout all the stages of their university life.[ES] El rol tradicional del docente universitario debe adaptarse a las nuevas exigencias de la sociedad para atender a un alumno muy dinámico y variado. Por ello, las universidades no solo deben innovar en sus modelos pedagógicos, sino también en su atención al estudiante. Esto requiere programas de acompañamiento tutorial que respondan a las necesidades de los estudiantes en las diferentes etapas de su vida universitaria.En los últimos años, la Universitat Politècnica de València (UPV) ha puesto en marcha un plan de tutorías en el primer curso de las titulaciones, que ha resultado muy importante en el proceso de adaptación de los nuevos alumnos. Una de las principales conclusiones es que las necesidades de los estudiantes evolucionan a lo largo de las diferentes etapas de su experiencia universitaria. Por ejemplo, los estudiantes de los primeros años necesitan una atención más específica en estrategias de estudio y orientación en el itinerario académico, mientras que los de los últimos años requieren apoyo para su encuentro con la realidad laboral o para la continuación de sus estudios. Por ello, requieren de un acompañamiento integral, no solo a nivel de grado, sino también en máster y doctorado.En consecuencia, durante el curso 2021-22 se ha puesto en marcha en la UPV el Plan Integral de Acompañamiento al Estudiante, PIAE+, en colaboración con toda la comunidad universitaria. El PIAE+ actúa en todos los cursos de grado, máster y doctorado, para escuchar a los estudiantes y ofrecerles apoyo y acompañamiento personalizado a lo largo de todas las etapas de su vida universitaria.Gómez Martín, ME.; Alonso Díaz, M.; García Félix, VE.; Fernández March, A. (2022). Plan Integral de Acompañamiento al Estudiante PIAE+. Editorial Universitat Politècnica de València. 43-58. https://doi.org/10.4995/INRED2022.2022.15924435

Energy efficient torus networks with on/off links

[EN] Future exascale computing systems will require energy and performance efficient interconnection networks to respond to the high data movement demands of new applications, such as those coming from big-data and artificial intelligence areas. The network structure plays a major role in the overall interconnect performance, for this reason torus is a common topology used in the current largest supercomputers. There are several proposals to improve energy efficiency of interconnection networks. However, few works combine both energy and performance, and sometimes they are treated as opposed issues. In this paper, we try to determine which torus network configuration offers the best performance/energy ratio when high-radix switches are used to build the interconnect system. The performance/energy evaluation has been performed by trace-driven simulation under realistic scenarios, where several mixes of scientific applications share a supercomputer system and are scheduled to be executed with the available resources at each moment.This work has been supported by the Spanish MINECO and European Commission (FEDER funds) under project TIN2015-66972-05-1-R and project TIN2015-66972-05-2-R. Francisco J. Andujar is also funded by the Spanish MINECO under a Juan de la Cierva grant FJCI-2015-26080.Andújar, FJ.; Coll, S.; Alonso Díaz, M.; Martínez-Rubio, J.; López Rodríguez, PJ.; Sánchez, JL.; Alfaro, FJ.... (2019). Energy efficient torus networks with on/off links. Journal of Parallel and Distributed Computing. 130:37-49. https://doi.org/10.1016/j.jpdc.2019.03.015S374913