Arquitecturas de altas prestaciones

Mediante esta materia se pretende completar los conocimientos sobre arquitecturas de altas prestaciones, para ello se tratan las arquitecturas paralelas modernas tanto desde el punto de vista funcional como de diseño. Estos conocimientos facilitarán al alumno el desarrollo de algoritmos paralelos correctos y eficientes en base a las características arquitectónicas de los sistemas utilizados. Las materias relacionadas con la programación se van a ver, por tanto, claramente beneficiadas.

Tema 1. Computadores paralelos
Breve Introducción Histórica
Niveles de paralelismo: desde la microarquitectura hasta los supercomputadores
Clasificación

Tema 2. Diseño de multiprocesadores, multinúcleo y many-core
Introducción
Características arquitectónicas de los sistemas multiprocesador, multinúcleo y many-core
Organización del sistema de memoria

Tema 3. Coherencia de la caché
Protocolos de coherencia caché
Protocolos de snooping (arquitecturas UMA)
Protocolos basados en directorios (arquitecturas CC-NUMA)

Tema 4. Sincronización y consistencia de memoria en multiprocesadores
Primitivas de sincronización
Soporte hardware para sincronización
Implementaciones software de sincronización
Modelos de consistencia de memoria
Comparación entre los modelos de consistencia

Tema 5. Redes de interconexión
Tipos de redes
Componentes básicos de una red: links, encaminadores e interfaces de red
Parámetros de rendimiento
Espacio de diseño en redes de interconexión: Clasificación, topología, técnicas de conmutación, algoritmos de encaminamiento, control de flujo, bloqueos
Validación de prestaciones en redes de interconexión

Tema 6. Sistemas distribuidos: clústers
Introducción a las arquitecturas clúster
Arquitectura de un cluster
Nodos
Redes de interconexión
Software
Paquetes de herramientas
Aplicaciones de las arquitecturas clúster: Alta productividad, alto rendimiento y alta disponibilidad
Planificación y balanceo da carga

Tema 7. Introducción al análisis de rendimiento.
Análisis de rendimiento: motivación.
Conceptos básicos sobre el análisis del rendimiento.
Caracterización y detección de problemas de rendimiento.
Aspectos arquitectónicos que influyen en el rendimiento.

Dado que se trata de estudiar no solo los fundamentos de la arquitectura de supercomputadores sino también los avances mas recientes, mucha de la información bibliográfica se consultará en artículos publicados en revista y disponibles online así como en otras fuentes de consulta disponibles. La bibliografía básica necesaria para seguir cada parte da materia será indicada por el profesor durante las clases.

Bibliografía básica. Los libros por los que se sigue más directamente algunas partes de la materia son:
1. Arquitectura de Computadores, Xullo Ortega, Mancia Anguita e Alberto Prieto. Thompson. 2005.
2. High Performance Cluster Computing, Rajkumar Buyya, ed., Prentice Hall PTR, 1999. ISBN 0-13-013784-7, 0-13-013785-5.

Bibliografía complementaria. Los siguientes son libros que permiten consultar mas profundamente algunos contenidos:
1. Parallel Computer Architecture, David E. Culler, Jaswinder Pal Singh e Anoop Gupta. Morgan Kaufmann Publishers. 1999.
2. In Search of Clusters, 2ª ed., Gregory Pfister, Prentice Hall, 1998, ISBN: 0138997090.
3. Organización e Arquitectura de Computadores (7ª edición), W. Stallings. Prentice Hall. 2007.
4. Computer Architecture: a Quantitative Approach (6ª edición), John L. Hennessy e David A. Patterson. Morgan Kaufmann Publishers. 2017.

Las competencias básicas y generales que se trabajan son CG1, CG2, CG4, CG5, CB6, CB7, CB9 y CB10 (Ver página 6 de la memoria del título). En mayor profundidad:
CG1: Ser capaz de buscar y seleccionar la información útil necesaria para resolver problemas complejos, manejando con soltura las fuentes bibliográficas del campo.
CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y aplicación de ideas, con frecuencia en un contexto de investigación.

Las competencias específicas trabajadas son CE1, CE2, CE3, CE4 y CE8, y en mas profundidad:
CE1 - Definir, evaluar y seleccionar la arquitectura y el software mas apropiado para la solución de un problema.
CE3 - Conocer los conceptos y las técnicas básicas de la computación de altas prestaciones.

Respecto a las competencias transversales se trabaja parcialmente la CT1 (Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida).

Las clases se estructuran en clases expositivas, interactivas y de tutorías. La docencia consistirá en clases expositivas entre las que se intercalarán clases interactivas para la realización de pequeños trabajos y prácticas.

Se usarán las herramientas de comunicación remota: campus virtual y videoconferencia disponibles en el máster.

La docencia será impartida principalmente en inglés.

La evaluación consiste en una evaluación continua basada en la realización de trabajos académicamente dirigidos (60%) y prácticas (20%), así como en el seguimiento de la participación activa durante las clases (20%).

Evaluación de la convocatoria ordinaria (Enero): Se realizará según la evaluación continua detallada mas arriba. No habrá examen de la asignatura.

Evaluación de la convocatoria extraordinaria (Julio): Para superar la evaluación continua será necesario entregar los trabajos académicamente dirigidos y prácticas que se hayan suspendido durante la convocatoria ordinaria. No habrá examen.

NO PRESENTADO
Se considerará no presentado al alumno que no tenga entregado ningún trabajos tutelado o prácticas.

Durante los procesos de evaluación los profesores pueden solicitar a los estudiantes que se identifiquen pidiendo la presentación del DNI o pasaporte, o haciendo los controles previos o posteriores que consideren oportunos. A aquellos alumnos que presenten trabajos o realicen pruebas de evaluación de forma no presencial, se les podrá solicitar también la firma digital de los mismos y/o una declaración jurada sobre la autoría de los mismos.

1.Clases expositivas. 22 horas presenciales.
2.Clases interactivas. Los ejercicios y pequeños trabajos tutelados se desarrollarán en 24 horas interactivas.
3. Tutorías. Se Dedicarán 6 horas a tutorías.
4. Pruebas de evaluación: 2 horas.
Resumen de horas de dedicación para la materia de 6 créditos sumando los apartados anteriores:
Horas presenciales: 22 + 24 + 6 + 2 = 54 horas

Además se estima que el trabajo personal del alumno será de 96 horas dedicadas a consulta de bibliografía, estudio autónomo, desarrollo de las actividades programadas y preparación y presentación de trabajos.

La asignatura se impartirá en inglés