Processamento paralelo aplicado a um problema de engenharia de materiais

Abstract

A Tomografia de raios X é uma técnica que tem sido utilizada em muitas áreas. Os aparelhos usados produzem uma cada vez maior quantidade de dados em bruto e os investigadores têm vindo a aumentar a diversidade de informações que pretendem extrair deles. Neste trabalho, partiu-se de um programa sequencial de processamento de dados tomográficos desenvolvido pelo investigador G. Vignoles, da Universidade de Bordéus 1, que aplica aos dados em bruto vários tipos de processamento. Com o objectivo de diminuir o tempo de execução dos passos mais longos, começou-se pela optimização de determinadas partes do código, em particular, diminuindo o número de chamadas às bibliotecas de sistema e melhorando o aproveitamento da cache. Seguidamente partiu-se para a paralelização das operações mais demoradas, em que se usou um esquema de paralelização geométrica dos dados, o que permitiu ganhos significativos de desempenho. Neste esforço a abordagem mais escalável foi aquela em que se usou um multiprocessador de memória distribuída, tendo sido usada a biblioteca de troca de mensagens MPI-2, incluindo as primitivas de entrada e saída paralelas.

Abstract: X-ray tomography is a technique that is being widely used in many areas. In one hand, the available tomographic devices produce massive amounts of data; on the other hand the researchers continually demand more information to be extracted from the raw data. In this work, the starting point was a sequential program developed by G. Vignoles of Bordeaux 1 University that includes several processing steps of the raw tomographic data. In order to reduce the execution time of the longer processing steps, different approaches have been tried like the optimization of some parts of sequential code (mainly those related with I/O operations), and the use of distributed-memory multiprocessors (clusters), where the use of a parallel file system for data sharing between the nodes was combined with a geometrical parallelization approach. In the last approach the MPI-2 library (including the parallel I/O primitives) was used.