Diseño de un simulador de dinámica molecular basado en CORBA

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dc.contributor.advisor Expósito Singh, David
dc.contributor.author Aliseda Casado, Francisco Javier
dc.date.accessioned 2011-07-14T11:24:14Z
dc.date.available 2011-07-14T11:24:14Z
dc.date.issued 2011-02
dc.date.submitted 2011-02-10
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10016/11822
dc.description.abstract La dinámica molecular es una técnica para la simulación por ordenador de la interacción entre átomos y moléculas durante un período de tiempo. Estas simulaciones conllevan un alto consumo de recursos, tanto de memoria como de capacidad de procesamiento. Es por tanto una situación ideal para la utilización de entornos HPC (High-performance computing). Actualmente, GROMACS es una de las aplicaciones más utilizadas por universidades y centros de investigación para este tipo de simulaciones. Permite realizar simulaciones tanto en secuencial como en paralelo, sobre equipos multiprocesador o redes locales de ordenadores con la misma arquitectura utilizando MPI. Dada la amplia utilización de esta aplicación hemos considerado interesante poder ejecutar estas simulaciones sobre maquinas con distintas arquitecturas y distribuidas en redes de área extensa, permitiendo así la ejecución en arquitecturas heterogéneas y distintos sistemas operativos. Para conseguirlo, hemos comenzado este proyecto con el diseño e implementación de una librería de comunicaciones en CORBA, estándar de la OMG para la interconexión de objetos distribuidos con una amplia difusión en la actualidad. Posteriormente, hemos utilizado esta librería para reemplazar las funciones de comunicaciones de GROMACS y conseguir así generar una nueva versión interoperable. Completado el desarrollo, se ha procedido a la evaluación del rendimiento de esta nueva versión de GROMACS, con numerosos experimentos con distintos datos de entrada (simulaciones de la molécula Speptide y el virus Hepatitis C) y sobre distintas plataformas (equipo local multinucleo y cluster con 16 nodos). Fruto de la evaluación de esta nueva versión, la principal conclusión de este proyecto es que, en el marco de las plataformas empleadas y para las simulaciones consideradas, la implementación basada en CORBA no resulta viable dado que introduce una importante sobrecarga en las comunicaciones, la cual limita el rendimiento y escalabilidad de la implementación paralela de GROMACS. ________________________________________________________________________________________________________
dc.description.abstract Molecular dynamics is a technique for computer simulation of interaction between atoms and molecules in a period of time. These simulations involve a high consumption of resources, both memory and CPU. Therefore, these applications are specially suited for HPC (High-performance computing) environments. Currently, GROMACS is one of the most used applications by universities and research centers for these of simulations. Simulations can be executed in sequential or parallel. Parallel executions use MPI for performing the data distribution. Communications are a critical issue in the overall program performance. One important limitation of MPI is that the compute nodes used by the program have to have the same architecture, i.e., they execute the same binary file. Given the wide use of this application, we have considered interesting to enable these simulations on machines with different architectures and distributed over wide area networks, allowing them to run on heterogeneus architectures and/or operative systems. To achieve it, we started this project with the design and implementation of a CORBA−based communications library, the OMG standard for distributed objects interface widely distributed at the present. Subsequently, we have used this library for replacing the MPI communications functions inside GROMACS by CORBA functions in order to generate a new interoperable version. Once the development finished, we proceed to evaluate the performance of this new version of GROMACS. We performed many experiments using different input data (simulations of the Speptide molecule and Hepatitis C virus) and we tested if over differents platforms (local machine with a multi-core processor and a computer cluster with 16 nodes). As result of the evaluation of this new version, the main conclusion of this project is that, within the framework of the platforms used and the simulations considered, the CORBA−based implementation is not feasible because it introduces a significant overhead in communications, which limits the performance and scalability of the parallel implementation of GROMACS.
dc.format.mimetype application/pdf
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dc.language.iso spa
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subject.other Dinámica molecular
dc.subject.other Simulación por ordenador
dc.subject.other GROMACS (programa de ordenador)
dc.subject.other Desarrollo de software
dc.title Diseño de un simulador de dinámica molecular basado en CORBA
dc.type masterThesis
dc.subject.eciencia Informática
dc.rights.accessRights openAccess
dc.description.degree Ingeniería en Informática
dc.contributor.departamento Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Informática
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