Supporting task creation inside FPGA devices

The most common model to use co-processors/accelerators is the master-slave model where the slaves (coprocessors/ accelerators) are driven by a general purpose cpu. This simplifies the management of the accelerators because they cannot actively interact with the runtime and they are just passive slaves that operate over the memory under demand. However, the master-slave model limits system possibilities and introduces synchronization overheads that could be avoided. To overcome those limitations and increase the possibilities of accelerators, we propose extending task based programming models (like OpenMP [1] or OmpSs) to support some runtime APIs inside the FPGA co-processor. As a proof-of-concept, we implemented our proposal over the OmpSs@FPGA environment [2] adding the needed infrastructure in the FPGA bitstream and modifying the existing tools to support creation of children tasks inside a task offloaded to an FPGA accelerator. In addition, we added support to synchronize the children tasks created by a FPGA task regardless they are executed in a SMP host thread or they also target another FPGA accelerator in the same co-processor

Fuzzy memoization for floating-point multimedia applications

Instruction memoization is a promising technique to reduce the power consumption and increase the performance of future low-end/mobile multimedia systems. Power and performance efficiency can be improved by reusing instances of an already executed operation. Unfortunately, this technique may not always be worth the effort due to the power consumption and area impact of the tables required to leverage an adequate level of reuse. In this paper, we introduce and evaluate a novel way of understanding multimedia floating-point operations based on the fuzzy computation paradigm: performance and power consumption can be improved at the cost of small precision losses in computation. By exploiting this implicit characteristic of multimedia applications, we propose a new technique called tolerant memoization. This technique expands the capabilities of classic memoization by associating entries with similar inputs to the same output. We evaluate this new technique by measuring the effect of tolerant memoization for floating-point operations in a low-power multimedia processor and discuss the trade-offs between performance and quality of the media outputs. We report energy improvements of 12 percent for a set of key multimedia applications with small LUT of 6 Kbytes, compared to 3 percent obtained using previously proposed techniques.Peer ReviewedPostprint (published version

Evaluación formativa con feedback rápido usando mandos interactivos

Numerosos estudios han demostrado que el uso del feedback como herramienta docente resulta beneficioso para el aprendizaje. Para que este feedback sea útil debe ser rápido, es decir, llegar al alumno poco después de haber realizado su tarea.En este artículo presentamos resultados de una prueba piloto en la que se ha usado una herramienta para proporcionar feedback basada en transparencias y mandos interactivos. Con esta herramienta los alumnos contestan todos a la vez a preguntas realizadas en clase. La herramienta recopila los datos y ofrece estadísticas inmediatas sobre las respuestas de los alumnos. Esto permite al profesor detectar los errores comunes y enfatizar aquellos aspectos más deficitarios para los alumnos, proporcionando feedback inmediato. En este trabajo explicamos las características de la herramienta, el entorno de trabajo, los beneficios aportados, las deficiencias observadas y las incidencias producidas. Finalmente proporcionamos una evaluación estadística de la prueba, tanto a través de encuestas a los estudiantes como analizando sus resultados académicos.Peer Reviewe

Initial results on fuzzy floating point computation for multimedia processors

During the recent years, the market of mid/low-end portable systems such as PDAs or mobile digital phones have experimented a revolution in both selling volume and features as handheld devices incorporate Multimedia applications. This fact brings to an increase in the computational demands of the devices, while still having the limitation of power (and energy) consumption. Instruction memoization is a promising technique to help alleviate the problem of power consumption of expensive functional units such as the floating-point one. Unfortunately, this technique could be energy-inefficient for low-end systems due to the additional power consumption of the relatively big tables required. In this paper we present a novel way of understanding multimedia floating point operations based on the fuzzy computation paradigm: losses in the computation precision may exchange performance for negligible errors in the output. Exploiting the implicit characteristics of media FP computation, we propose a new technique called fuzzy memoization. Fuzzy memoization expands the capabilities of classic memoization by attaching entries with similar inputs to the same output. We present a case of study for a SH4 like processor and report good performance and power-delay improvements with feasible hardware requirements.Peer ReviewedPostprint (published version

Computación difusa

Esta tesis se enmarca en el ámbito de las técnicas de mejora de la eficiencia de ejecución (disminución del consumo y aumento de la velocidad) en el diseño de procesadores orientados a la ejecución de aplicaciones multimedia. En los últimos años la proliferación de los sistemas de baja potencia (móviles, PDAs, etc.) ha generado una enorme demanda de capacidad de cálculo en estos dispositivos. Estos sistemas han de enfrentarse al difícil reto de mejorar sus prestaciones manteniendo limitado su consumo.Se puede ver claramente que la evolución seguida por las arquitecturas de bajo consumo se aparta de la tendencia marcada años atrás por los procesadores de alto rendimiento. En el segmento de alta velocidad los aumentos significativos del rendimiento se han obtenido habitualmente a cambio de ejecutar más instrucciones por unidad de tiempo, muchas de ellas de forma especulativa.En esta tesis se propone un novedoso sistema de cálculo para contenidos multimedia: el cálculo difuso. Este sistema permite aprovechar, por un lado, la redundancia de los contenidos multimedia y, por otro, la tolerancia respecto a los errores exhibida por los destinatarios de los contenidos (los sentidos humanos) para obtener grandes ahorros de tiempo y energía en el procesado.Para conseguir estos objetivos, el cálculo difuso se basa en un principio muy simple: para obtener un resultado correcto para una operación no es necesario realizar un cálculo exacto. O dicho de otro modo, no importa cometer errores si no hay nadie que pueda distinguirlos. Este principio, que aplicado a otros ámbitos (bases de datos, por ejemplo) puede parecer una aberración, cobra pleno sentido cuando se aplica a los contenidos multimedia. De hecho, hace muchos años que este principio se está empleando asiduamente, solo que a otro nivel: Los algoritmos de compresión más usuales (mp3 y jpeg por ejemplo) se basan en obtener resultados inexactos para lograr reducir la cantidad de información que es necesario almacenar o transmitir. En esta tesis proponemos hacer exactamente lo mismo pero para conseguir aumentar la velocidad de los procesadores y reducir la energí¬a que consumen.La implementación de un sistema de cálculo difuso se ha abordado desde dos perspectivas distintas: el cálculo difuso de instrucciones y el cálculo difuso de regiones. El cálculo difuso de instrucciones, como su mismo nombre indica, consiste en la substitución de una instrucción determinista (como una multiplicación) por otra instrucción que de lugar a un resultado aproximado. Esto se ha realizado, o bien mediante unidades funcionales que operan sobre un número menor de bits, o bien mediante un sistema de memorización tolerante.El cálculo difuso de regiones, por su parte, consiste en la substitución de un fragmento de código completo por un mecanismo hardware-software que es capaz de generar un resultado aproximado para las mismas entradas que el código original.Los resultados obtenidos muestran que las ideas propuestas en esta tesis dan lugar a importantes ahorros de energí¬a y tiempo en el procesado de contenidos multimedia sin modificar sustancialmente (es decir, de forma apreciable) la salida de dicho procesado. Se han obtenido ahorros del 15% en tiempo y del 25% en energía para un conjunto de programas multimedia con calidades de salida muy buenas.En resumen, a lo largo de la tesis se han realizado las siguientes aportaciones:- Se ha propuesto una nueva forma de procesar datos: el cálculo difuso}, que permite ahorrar tiempo y energía en el procesado de archivos multimedia.- Se han propuesto diferentes implementaciones de cálculo difuso: la memorización tolerante de regiones, la memorización tolerante de instrucciones y el uso de unidades funcionales reducidas. Todos ellos, sistemas que pueden integrarse en un procesador actual

Aprendizaje cooperativo en cursos multidisciplinares

La enseñanza de contenidos técnicos en grupos multidisciplinares es una tarea compleja debido a la diversidad de los conocimientos iniciales de los alumnos implicados. Sin embargo esta dificultad puede llegar a convertirse en una poderosa herramienta. En este artículo se presenta la experiencia obtenida durante una asignatura de software libre impartida a un grupo multidisciplinar formado por alumnos de distintas carreras técnicas. La base de nuestra propuesta es obligar a los estudiantes a cooperar forzando grupos compuestos por alumnos de diferentes carreras. Este tipo de agrupación obliga a los alumnos a realizar trabajo cooperativo y aprendizaje entre iguales, lo que les permite desarrollar habilidades tanto técnicas como profesionales. Nuestros resultados muestran que con este enfoque se consiguen buenos resultados tanto en el aprendizaje como en la aceptación por parte de los alumnos de la asignatura y del método de enseñanza.Peer Reviewe

Virtual laboratory for teaching fundamentals of computer programming

La enseñanza de la programación de computadores se debe soportar en modelos conceptuales que lleven al establecimiento de métodos de enseñanza que permitan aprovechar el uso materiales didácticas soportadas en nuevas tecnologías y potenciar la realización de prácticas de laboratorio como medio para mejorar el aprendizaje de los estudiantes. Esta investigación tiene como núcleo central la elaboración de un modelo conceptual que posibilite la creación de un entorno virtual de enseñanza de fundamentos de programación de computadores que integra materiales didácticos multimedia y el uso de un sistema de gestión de prácticas virtuales de laboratorio de programación, que permita realizar seguimiento al trabajo realizado por el estudiante en el desarrollo de estas, con el propósito de mejorar el acompañamiento que el profesor realiza durante el proceso de aprendizaje.Universitat Oberta de Catalunya UOCRESUMEN 5 INTRODUCCIÓN 6 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 8 1.1 Objetivo general 10 1.2 Objetivos específicos 10 2 ESTADO DEL ARTE 12 3 DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA 15 4 MARCO DE REFERENCIA 17 4.1 La enseñanza de la programación de computadores 17 4.1.1 Métodos de enseñanza 17 4.2 Entornos virtuales para el desarrollo de prácticas de laboratorio 22 4.2.1 Experiencias en la implementación de laboratorios virtuales 22 4.2.2 Elementos que conforman el laboratorio virtual de programación 25 5 RESULTADOS ALCANZADOS 28 5.1 Percepción docente sobre la realización de prácticas tradicionales de laboratorio 28 5.1.1 Metodología tradicional para la realización de prácticas de laboratorio 28 5.2 Percepción de los estudiantes sobre las prácticas tradicionales de laboratorio 29 5.3 Instalación y configuración del laboratorio VPL 38 5.4 Modelo conceptual para la realización de prácticas virtuales de laboratorio 39 5.4.1 Modelo pedagógico 39 5.4.2 Materiales didácticos 40 5.4.3 Entorno de comunicación 40 5.4.4 Recursos tecnológicos 40 5.4.5 Metodología de trabajo 41 5.5 Diseño de la interfaz para realización de prácticas virtuales de laboratorio 42 5.5.1 Materiales de fundamentación 44 5.5.2 Ejemplos desarrollados 47 5.5.3 Práctica de laboratorio 50 5.6 Prueba piloto 58 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 63 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 66MaestríaThe teaching of computer programming must be supported by conceptual models that lead to the establishment of teaching methods that make it possible to take advantage of the use of didactic materials supported by new technologies and enhance the performance of laboratory practices as a means to improve student learning. This research has as its core the development of a conceptual model that enables the creation of a virtual environment for teaching computer programming fundamentals that integrates multimedia didactic materials and the use of a management system for virtual programming laboratory practices, which allow monitoring of the work done by the student in the development of these, with the purpose of improving the accompaniment that the teacher performs during the learning process.Modalidad Presencia

Ambiente de aprendizaje para la enseñanza de poliedros y sus propiedades basado en problemas y mediado por TIC para estudiantes de grado noveno de educación básica secundaria en la Institución Educativa Teresita Montes de la ciudad de Armenia Quindío

Este proyecto tiene como finalidad evaluar un ambiente de aprendizaje para la enseñanza de poliedros y sus propiedades basado en problemas, mediado por TIC para estudiantes de grado noveno de educación básica secundaria en la institución Educativa Teresita Montes de la ciudad de Armenia Quindío. Busca conocer el aporte que brinda el uso del material computarizado, “El Polidron de Marthica” en la enseñanza de la visualización en geometría del grado noveno, que es una competencia del pensamiento espacial y sistemas geométricos, que establece el Ministerio de Educación Nacional a través de los lineamientos curriculares, estándares, derechos básicos de aprendizaje y las matrices de referencia. La geometría se ocupa del estudio de las propiedades de las figuras en el plano o el espacio, incluyendo: puntos, rectas planos, politopos, que incluyen paralelas, perpendiculares, curvas, superficies, polígonos, poliedros, y la identificación de las características de cada uno de estos elementos. Los estudiantes deben desarrollar la habilidad de visualizar, la cual les permitirá entender más claramente el mundo que los rodea, identificando características de figuras planas y sólidas, se espera que los estudiantes con la ayuda del material computarizado puedan llegar a reconocer las características de los poliedros, como son sus formas, caras, aristas, vértices, áreas y volúmenes, y podrían deducir a partir de la observación fórmulas matemáticas de generalización. La Metodología de enseñanza utilizada es el Aprendizaje basado en problemas ABP. Esta metodología que se desarrolló con el objetivo de mejorar la calidad de la educación médica, nos permitirá evaluar la pertinencia de la aplicación de una secuencia didáctica aplicada a la geometría. El ABP en la actualidad es utilizado en la educación superior en muy diversas áreas del conocimiento. Evidenciando que es muy adecuada para esta investigación. Se busca entonces brindar una herramienta para los docentes que les permitan generar un clima escolar adecuado para la enseñanza de la visualización y generalización en geometría

Nonlinear model predictive control for thermal management in plug-in hybrid electric vehicles

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