Parallel and distributed simulation is concerned with the efficient execution of large-scale discrete event simulation models on multiprocessors and distributed platforms. After the development of WWW, many efforts in the parallel and distributed simulation have been made for modeling, particularly building simulation languages and creating model libraries that can be assembled and executed over WWW. However, web-based parallel and distributed simulation is restricted by heterogeneous computing environments. Recently, the advent of XML and web services technology has made these efforts enter upon a new phase. Especially, the web services as a distributed information technology have demonstrated powerful capabilities for scalable interoperation of heterogeneous systems. This paper aims to develop and evaluate the parallel and distributed simulation using the web services technology. In particular, a prototype multi-pass simulation framework is implemented using Java-based web services technology. It focuses on the efficiency of multi-pass simulation used for optimization through the distribution of simulation replication to several simulation service providers. The development of parallel and distributed simulation using web services will help solve efficiently large-scale problems and also guarantee interoperability among heterogeneous networked systems.
Heterogeneous computing is a technology that utilizes different types of processors to perform parallel processing. It maximizes task processing and energy efficiency by leveraging various computing resources such as CPUs, GPUs, and FPGAs. On the other hand, edge computing has developed with IoT and 5G technologies. It is a distributed computing that utilizes computing resources close to clients, thereby offloading the central server. It has evolved to intelligent edge computing combined with artificial intelligence. Intelligent edge computing enables total data processing, such as context awareness, prediction, control, and simple processing for the data collected on the edge. If heterogeneous computing can be successfully applied in the edge, it is expected to maximize job processing efficiency while minimizing dependence on the central server. In this paper, experiments were conducted to verify the feasibility of various parallel programming models on high-end and low-end edge devices by using benchmark applications. We analyzed the performance of five parallel programming models on the Raspberry Pi 4 and Jetson Orin Nano as low-end and high-end devices, respectively. In the experiment, OpenACC showed the best performance on the low-end edge device and OpenSYCL on the high-end device due to the stability and optimization of system libraries.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권10호
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pp.4948-4967
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2017
On mobile devices, image sequences are widely used for multimedia applications such as computer vision, video enhancement, and augmented reality. However, the real-time processing of mobile devices is still a challenge because of constraints and demands for higher resolution images. Recently, heterogeneous computing methods that utilize both a central processing unit (CPU) and a graphics processing unit (GPU) have been researched to accelerate the image sequence processing. This paper deals with various optimizing techniques such as parallel processing by the CPU and GPU, distributed processing on the CPU, frame buffer object, and double buffering for parallel and/or distributed tasks. Using the optimizing techniques both individually and combined, several heterogeneous computing structures were implemented and their effectiveness were analyzed. The experimental results show that the heterogeneous computing facilitates executions up to 3.5 times faster than CPU-only processing.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권11호
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pp.5446-5463
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2019
Parallel computing system components should be harmonized, and this harmonization is kept existent using synchronization time. Synchronization time affects the system in two ways. First, if we have too little synchronization time, some tasks face the problem of harmonization, as they need appropriate time to update and synchronize with the system. Second, if we allocate a large amount of time, stall system created. Random allocation of synchronization time for parallel systems slows down not only the booting time of the system but also the execution time of each application involved in the system. This paper presents a simulator used to test and allocate appropriate synchronization time for distributed and parallel heterogeneous systems. The simulator creates the parallel and heterogeneous system to be evaluated, and lets the user vary the synchronization time to optimize the booting time. NS3-cGEM5 simulator in this paper is formed by HLA-RTI federation integration of the two independent architecture and network simulators - NS3 and cGEM5. Therefore, nodes created on these simulators need synchronizations for harmonized system performance. We tested and allocated the appropriate synchronization time for our sample parallel system composed of one x86 server and three ARM clients.
With the rapid growth of genomic data, new requirements have emerged that are difficult to handle with big data storage and analysis techniques. Regardless of the size of an organization performing genomic data analysis, it is becoming increasingly difficult for an institution to build a computing environment for storing and analyzing genomic data. Recently, cloud computing has emerged as a computing environment that meets these new requirements. In this paper, we analyze and compare existing distributed and parallel NGS (Next Generation Sequencing) analysis based on cloud computing environment for future research.
There is a growing demand on remotely sensed and GIS data services in modern society. However, conventional WEB applications based on client/server pattern can not meet the criteria in the future . Grid computing provides a promising resolution for establishing spatial information system toward future applications. Here, a new architecture of the distributed environment for remotely sensed data processing based on the middleware technology was proposed. In addition, in order to utilize the new environment, a problem had to be algorithmically expressed as comprising a set of concurrently executing sub-problems or tasks. Experiment of the algorithm was implemented, and the results show that the new environmental can achieve high speedups for applications compared with conventional implementation.
The high intensity of research and modeling in fields of mathematics, physics, biology and chemistry requires new computing resources. For the big computational complexity of such tasks computing time is large and costly. The most efficient way to increase efficiency is to adopt parallel principles. Purpose of this paper is to present the issue of parallel computing with emphasis on the analysis of parallel systems, the impact of communication delays on their efficiency and on overall execution time. Paper focuses is on finite algorithms for solving systems of linear equations, namely the matrix manipulation (Gauss elimination method, GEM). Algorithms are designed for architectures with shared memory (open multiprocessing, openMP), distributed-memory (message passing interface, MPI) and for their combination (MPI + openMP). The properties of the algorithms were analytically determined and they were experimentally verified. The conclusions are drawn for theory and practice.
In fuzzy expert systems or database systems that have huge volumes of fuzzy data or large fuzzy rules, the inference time is much increased. Therefore, a high performance parallel fuzzy computing environment is needed. In this paper, we propose a parallel fuzzy inference mechanism in parallel computing environment. In this, fuzzy rules are distributed and executed simultaneously. The ONE_TO_ALL algorithm is used to broadcast the fuzzy input vector to the all nodes. The results of the MIN/MAX operations are transferred to the output processor by the ALL_TO_ONE algorithm. By parallel processing of fuzzy rules or data, the parallel fuzzy inference algorithm extracts effective parallel ism and achieves a good speed factor.
This paper presents a new Internet-based computational framework for the realistic simulation of multi-scale response of structural systems. Two levels of parallel processing are involved in this frame work: multiple local distributed computing environments connected by the Internet to form a cluster-to-cluster distributed computing environment. To utilize such a computing environment for a realistic simulation, the simulation task of a structural system has been separated into a simulation of a simplified global model in association with several detailed component models using various scales. These related multi-scale simulation tasks are distributed amongst clusters and connected to form a multi-level hierarchy. The Internet is used to coordinate geographically distributed simulation tasks. This paper also presents the development of a software framework that can support the multi-level hierarchical simulation approach, in a cluster-to-cluster distributed computing environment. The architectural design of the program also allows the integration of several multi-scale models to be clients and servers under a single platform. Such integration can combine geographically distributed computing resources to produce realistic simulations of structural systems.
A research to evaluate the efficiency of design optimization was carried out for aerodynamic design optimization problem in distributed computing environment. The aerodynamic analyses which take most of computational work during design optimization were divided into several jobs and allocated to associated PC clients through network. This is not a parallel process based on domain decomposition in a single analysis rather than a simultaneous distributed-analyses using network-distributed computers. GBOM(gradient-based optimization method), SAO(Sequential Approximate Optimization) and RSM(Response Surface Method) were implemented to perform design optimization of transonic airfoils and evaluate their efficiencies. dimensional minimization followed by direction search involved in the GBOM was found an obstacle against improving efficiency of the design process in the present distributed computing system. The SAO was found fairly suitable for the distributed computing environment even it has a handicap of local search. The RSM is apparently the most efficient algorithm in the present distributed computing environment, but additional trial and error works needed to enhance the reliability of the approximation model deteriorate its efficiency from the practical point of view.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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