Negli ultimi anni si e' assistito ad un sostanziale fermo nella crescita delle prestazioni del singolo core di calcolo, mentre d'altra parte e' in crescita il numero di core disponibili. Si vanno affermando anche altre tecniche di parallelismo, come gli acceleratori (GPU e MIC) e la vettorizzazione.

Questo scenario complica la vita del programmatore che deve distribuire il carico computazionale del proprio algoritmo verso diversi strumenti di parallelismo, ciascuno con il proprio modello di programmazione. OpenMP nelle ultime versioni sta cercando di introdurre in un unica libreria i paradigmi di programmazione a supporto di tutte le tecniche di parallelismo (multicore, vettorizzazione, offloading), semplificandone la programmazione ma a discapito delle performance. Un aspetto positivo di questo scenario consiste nell'unificazione architetturale dei sistemi high-end HPC (e.g. Galileo del CINECA) e dei sistemi LowPower SoC in uso su dispositivi mobili (vedi progetto COSA dell'INFN http://www.cosa-project.it/ ); openMP4 potrebbe diventare quindi lo strumento per la programmazione parallela per tutti le architetture.

L'argomento di questa proposta di tesi e' lo studio dei modelli di parallelismo degli algoritmi con openMP4, valutandone le prestazioni. lo studio potra' essere realizzato su diversi sistemi (SoC del progetto COSA, CINECA, ..), mediante la parallelizzazione di semplici algoritmi visti nel corso di Riti di Calcolatori o di Modellazione e Simulazioni Numeriche (in collaborazione con il Prof. Di Renzo).

SUMA e' un progetto di ricerca che si pone cavallo tra la Scienza Computazionale e l'Architettura degli Elaboratori con i seguenti obiettivi principali:

• il progetto e la realizzazione di un elaboratore massivamente parallelo attraverso l'assemblaggio di un grande numero di processori multi-core

accelerati con coprocessori GPGPU /Intel PHI interconnessi con una infrastruttura di rete 3D a bassa latenza.

• lo sviluppo di modelli di programmazione di nuova generazione per il porting di applicazioni scientifiche e' una collaborazione Nazionale che coinvolge diverse istituzioni informatiche e scientifiche.

Il progetto e' in grado di offrire diverse posizioni (tirocini, tesi di laurea, assegni di ricerca) per studenti o laureati in Informatica e Fisica. Le attivita' possono collocarsi in diverse aree: architettura degli elaboratori, programmazione MPI e multithreading in ambiente Linux, sviluppo di algoritmi paralleli nell'ambito della Fisica (Lattice Gauge Theory, Fluidodinamica, dinamica molecolare), biologia quantitativa (protein folding), bioinformatica (sequenziazione di genomi) e fisica medica.

• In corso di realizzazione - P. Leoni - Laurea in Fisica - 2013/2014
• In corso di realizzazione - M. Borrelli - Laurea in Fisica - 2013/2014

I Grid computing o sistemi Grid sono un’infrastruttura di calcolo distribuito, utilizzati per l’elaborazione di grandi quantità di dati, mediante l’uso di una vasta quantità di risorse. In particolare, tali sistemi permettono la condivisione coordinata di risorse all’interno di un’organizzazione virtuale. L’infrastruttura si basa su di un insieme di servizi Middleware in ambiente Linux. Verso la fine degli anni 90 in Europa sono nati diversi progetti scientifici per lo studio e l’implementazione e l’utilizzo di servizi Grid. EGEE e’ attualmente la principale infrastruttura Grid a livello mondiale ed e’ utilizzata come strumento di calcolo per importanti esperimenti scientifici, di cui il principale e’ LHC, presso il Cern. Lo stato in tempo reale della Grid EGEE può essere monitorato nel sito http://goc.grid.sinica.edu.tw/gstat/ .

Dal 2000, presso il Dipartimento di Fisica, esiste una gruppo di ricerca in questo settore, con un sito di sviluppo e produzione integrato nella Griglia Egee L’attività principale svolta a Parma riguarda lo studio delle problematiche di integrazione del calcolo parallelo nelle architetture Grid. Le attivita’ di tirocinio e tesi di laurea, oltre che inerenti il calcolo MPI in ambiente grid, possono riguardare lo sviluppo di servizi middleware (autorizzazione, accounting, monitoring, information system, sistemi di storage, Workload management, job scheduling..).

Tirocini e tesi svolte in questo ambito si possono trovare qui: InfnGrid-Parma

• "Calcolo Parallelo MPI su INFN Grid" E. Tagliavini - Fisica - 21.02.2011
• "Ottimizzazione di criteri di scheduling per Job multiprocesso in ambiente Grid" - L. Mutti - Laurea in Informatica - 22/04/2009
• "Porting di applicativi Scientici Paralleli in INFN GRID" - F. Cornia - Laurea in Fisica - 24/04/2008
• "Nodi di calcolo virtuali on-demand in ambiente Grid" - M. Grossi - Laurea in Informatica - 26/03/2008
• “Le Virtual Organization nella Grid di LHC” - F. Spataro - Laurea in Fisica - 25/11/2003
• “Grid Computing in ambito Scientifico” - A. Conventi - Laurea in Fisica - A.A. 2002/2003

Il SITI (Settore Innovazione Tecnologie Informatiche dell'Università di Parma) si occupa della sperimentazione e dell'integrazione delle tecnologie Informatiche nell'Ateneo. In collaborazione con il Siti e' possibile realizzare tirocini in cui lo studente partecipa alla studio e alla realizzazione di un nuovo progetto.

In particolare per il 2018: progetto HPC. Attivita' su sistemi storage ad alte prestazioni (SAN) e file system paralleli (GPFS); reti locali ad alte prestazioni (Intel OmniPath), installazione e gestione automatica centralizzata di sistemi linux (Centos), configurazione dell'ambiente software (gestione a moduli software, compilatori open-source e commerciali, benchmarks, profiler e performance evaluators, ..

Tirocini e Tesi realizzate:

• "Integrazione locale di una AAI distribuita su scala geografica per l'accesso a risorse eterogenee" - A Gioia (L.S. in Informatica) - 18.04.2012
• "Integrazione di CampusNet nell'infrastruttura di autenticazione e autorizzazione Idem" - S. Namia (informatica) 23.04.2010
• "Autenticazione Centralizzata con il sistema CAS, integrando un'infrastruttura a chiave pubblica in ambito Universitario" - M. Sironi (informatica) - 14.10.2009
• "Progetto per la gestione dell'Accesso in un sistema IAM di Ateneo" - A. Zanelli (Informatica) - 25.02.2009
• "Progetto per la gestione del'Identita' in un sistema IAM di Ateneo" - F. Beccari (informatica) - 25.2.2009
• "Autenticazione di Google Apps con un Identity Server di Ateneo utilizzando il protocollo SAML" - R. Amaduzzi (Informatica) - 17.12.2008
• "Problematiche relative all'introduzione di un sistema di Identity and Access Management Federato in una Università " - A.Gioia (Informatica) - 26.3.2008

• http://www.cosa-project.it/ ! Progetto COSA valutazione di nuove tecnologie HW, SW, network e storage per il calcolo (low power, architetture eterogenee, ecc.).
• 3 Borse di studio per due mesi estivi (estate 2018)

Ultimo aggiornamento: 8/03/2014 - Roberto Alfieri