Computação Heterogénea Eficiente

Código:

M.EIC033

Sigla:

CHE

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Arquitetura de Computadores, Sistemas Operativos e Redes

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://teams.microsoft.com/l/team/19%3a3bGlWUFQAFg-Ol0817owsTRPNGCyfDPuBHbekVFBd-81%40thread.tacv2/conversations?groupId=c93936f1-9cfa-493a-be5f-a5f3dec5696c&tenantId=b7821bc8-67cc-447b-b579-82f7854174fc
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Informática
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Informática e Computação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M.EIC	6	Plano de estudos oficial	2	-	6	39	162

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

Esta unidade curricular abrange todos os estágios do projeto de aplicações para sistemas heterogéneos (plataformas heterogéneas de múltiplos núcleos/processadores, GPGPUs e/ou aceleradores  baseados em FPGA). Além do componente de exposição de exemplos e casos de uso, uma componente importante para a aquisição de conhecimento é a execução de um projeto por grupos de estudantes.

A exposição dos tópicos e sua prática contribuem decisivamente para permitir que os estudantes alunos se familiarizem com o conjunto de conhecimentos relativos a sistemas heterogéneos.

O conteúdo abordado no plano de estudos contribuirá fortemente para as competências descritas.

Resultados de aprendizagem e competências

1. Descrever e explicar os processos, metodologias e melhores práticas associadas ao desenvolvimento de aplicações no contexto de sistemas de computação heterogéneos de alto desempenho;


2. Descrever e explicar os diferentes estágios do processo para mapear uma aplicação para arquiteturas heterogéneas;


3. Identificar os principais problemas e desafios no mapeamento e otimização de aplicações;


4. Realizar o ajuste de uma aplicação de acordo com requisitos específicos, como desempenho e consumo de energia;


5. Explicar e aplicar um conjunto abrangente de transformações de código fonte a fonte para o mapeamento e ajuste de códigos de aplicações em sistemas heterogéneos de alto desempenho;


6. Descrever e selecionar as ferramentas disponíveis para ajudar a ajustar e mapear uma aplicação para um sistema de computação com vários núcleos heterogéneos / homogéneos;


7. Analisar exemplos de aplicações da vida real para descobrir métodos para mapear e ajustar as suas próprias aplicações.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Arquitectura de Computadores;
Compiladores;
Programação;
Algoritmos e Estruturas de Dados;
Computação e/ou Programação Paralela;

Programa

M1. Introdução às plataformas de computação heterogéneas.

M2. Computação embarcada de alto desempenho: arquiteturas alvo; aceleradores de hardware; modelos de desempenho, potência e energia; transformações e ajustes para arquiteturas heterogéneas.

M3. O ciclo de projeto e desenvolvimento.

M4. Análise e instrumentação do código fonte: métricas de complexidade do código fonte; criação de perfis de código de aplicação ao nível de fonte; métricas par “loop tracing”.

M5. Transformações e otimizações do código fonte: transformações básicas; transformações par ciclos; transformações baseadas em funções; particionamento.

M6. Otimizações de compilador: especialização de código; otimizações de tempo de execução.

M7. “Retargeting” de código: diretivas do compilador e “pragmas”; mapeamento para sistemas com vários núcleos, GPU e FPGA.

M8 Tópicos avançados: adaptação em tempo de execução; Auto-ajuste de desempenho / energia; exploração do espaço de projeto.

Bibliografia Obrigatória

João Manuel Paiva Cardoso; Embedded computing for high performance. ISBN: 978-0-12-804189-5
Terzo, O., Djemame, K., Scionti, A., & Pezuela, C. ; Heterogeneous computing architectures: challenges and vision, Boca Raton: CRC Press, 2019. ISBN: 9780367023447
Wolf, M.; High-performance embedded computing: applications in cyber-physical systems and mobile computing, Morgan Kaufmann, 2014
Marilyn Wolf; Computers as components. ISBN: 978-0-12-805387-4
Various; Selected scientific papers

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas: exposição dos assuntos, acompanhada por exemplos e pela apresentação de pistas para resolução dos problemas das aulas práticas e do trabalho prático. Aulas teórico-práticas: resolução de problemas e discussão de questões relacionadas com o trabalho prático.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia de computadores > Tecnologia de software
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de computadores
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia de computadores > Tecnologia de sistemas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	25,00
Trabalho prático ou de projeto	60,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	15,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	35,00
Frequência das aulas	42,00
Trabalho laboratorial	75,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	10,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Condições de Frequência: a) Trabalho prático com aproveitamento igual ou superior a 50%

Não ultrapassar limite máximo (3) de faltas nas aulas TP

Fórmula de cálculo da classificação final

Cálculo da Classificação FInal:

• Projecto (PRJ) [0..20]
• Apresentação e discussão de um artigo científico (PAPER) [0..20]
• EX: classificação no teste (EX1) ou no exame de recurso (EX2) [0..20]
• Classificação FInal (FG) = ROUND (0.60 * AD + 0.15 * PAPER + 0.25 * EX)

Condições de aprovação:

• não exceder o limite de faltas (3) às aulas e
• PROJ >= 10,0 e
• EX1 ou EX2 >= 8,0 e
• Classificação Final (FG) >= 10