rOpenCL: uma ferramenta para acesso de aplicações heterogéneas a co-processadores remotos

• Autor(a) principal: Alves, Rui
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/23222
• topic: OpenCL; Sockets; C; Sistemas heterogéneos; Sistemas distribuídos; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática

Há cerca de uma década, o panorama da arquitetura dos sistemas de computação registou um salto evolutivo, com o aparecimento de sistemas heterogéneos. Nestes sistemas, à unidade central de processamento (CPU), talhada para uso genérico, juntaram-se dispositivos co-processadores, como GPUs e FPGAs, de diferentes arquiteturas. Originalmente concebidos para fins muito específicos (como processamento gráfico ou de sinal), estes coprocessadores passaram a ser vistos como elementos auxiliares de processamento, capazes de acelerar a execução de aplicações computacionalmente exigentes. Para permitir a exploração eficiente de sistemas heterogéneos, e garantir portabilidade do código, definiram-se standards abertos, como o OpenCL, suportando co-processadores de virtualmente qualquer tipo. Noutros casos, passaram a existir frameworks proprietárias, orientadas a dispositivos de fabricantes específicos, como a framework CUDA para GPUs da NVIDIA. Comum a todas estas abordagens é o facto de, originalmente, apenas preverem a utilização de co-processadores locais, ligados a um único sistema hospedeiro, não possibilitando a exploração de aceleradores ligados a outros sistemas, acessíveis via rede, limitando assim o potencial de aceleração das aplicações. O trabalho desenvolvido nesta dissertação dá resposta a esta limitação. Consistiu na criação do remote OpenCL (rOpenCL), middleware e serviços que, em conjunto, permitem que uma aplicação OpenCL (mesmo pré-compilada), explore de forma transparente e eficiente o conjunto de aceleradores disponíveis num ambiente distribuído de sistemas Linux, recorrendo a comunicação portável assente em sockets BSD. A abordagem é validada recorrendo a benchmarks OpenCL de referência, que provam a conformidade do rOpenCL com a especificação OpenCL 1.2, bem como a robustez e escalabilidade da implementação.