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Análisis de rendimiento de un clúster heterogéneo formado por placas Raspberry Pi
Performance analysis of a heterogeneous cluster consisting of Raspberry Pi boards

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Abarca Calderín, Francisco Javier (2020) Análisis de rendimiento de un clúster heterogéneo formado por placas Raspberry Pi. [Trabajo Fin de Grado]

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Abstract

En el año 1965 Gordon E. Moore formuló la conocida ley de Moore, la cual expone que cada dos años - aproximadamente - se duplicaría el número de transistores por unidad de superficie de un circuito integrado, presagiando, de esta manera, la evolución que llevaría la tecnología desde entonces. Esta predicción, se ha estado cumpliendo prácticamente hasta nuestros días, donde parece que se ha llegado a un punto de saturación en el que no se puede avanzar tan rápido como se ha estado haciendo anteriormente. Para conseguir mejores rendimientos se está optando por la paralelización de procesos, lo cual, siempre ha estado presente en los clusters o superordenadores utilizados por centros de investigación, empresas y universidades.
En 2011, con la finalidad de estimular el aprendizaje de informática en las escuelas, surge Raspberry Pi, una placa computadora de bajo coste y de tamaño reducido. A partir de entonces ha surgido una comunidad muy activa involucrada en un amplio rango de proyectos. Entre otras posibilidades, estas placas pueden ejecutar Linux, permiten su interconexión para paralelización de procesos, permitiendo así, el despliegue de un cluster personal con un presupuesto limitado y que ocupe muy poco espacio, algo impensable hace unos años.
Con el avance de la tecnología, es probable que al extender un cluster ya existente, se puedan añadir placas más potentes a las actuales. De esta forma, conseguiremos aumentar significativamente el rendimiento del cluster. En este proyecto se realiza un estudio de rendimiento de un cluster de bajo presupuesto formado por placas Raspberry Pi 3 y Raspberry Pi 4. Este cluster está formado por las dos últimas versiones de la placa, las cuales, tienen diferente potencia. De esta forma, es posible realizar experimentos con diferentes configuraciones del cluster, realizando ejecuciones sobre placas iguales o mezclando distintos tipos de placas. El objetivo consiste en comparar distintas configuraciones que utilicen un único tipo de placa (homogéneas) con uno que utilice distintos tipos de placa (heterogéneo), analizando las diferencias de rendimiento de distintos experimentos y comparando estos rendimientos con el de un ordenador personal. Para la elaboración de este análisis, se ejecutarán varias aplicaciones, entre ellas, prácticas de la asignatura PSD y benchmarks conocidos y adoptados por la comunidad científica.

Resumen (otros idiomas)

In 1965 Gordon E. Moore formulated Moore's famous law, which states that - approximately - every two years the number of transistors per unit area of an integrated circuit would double, thus foreshadowing the evolution that the technology would bring since then. This prediction has been practically fulfilled until our days, where it seems that a saturation point has been reached and, therefore, it is not possible to advance as fast as it has been done before. In order to achieve better performance, the parallelization of processes is being chosen, which has always been present in the clusters or supercomputers used by research centers, companies and universities. In 2011, with the aim of stimulating computer learning in schools, Raspberry Pi, a low-cost and small-sized computer board, was created. Since then, a very active community has emerged involving a wide range of projects. Among other possibilities, these boards can run Linux, allowing their interconnection for parallelization of processes, thus allowing the deployment of a personal cluster with a limited budget occupying very little space, something unthinkable a few years ago. With the advance of technology, it is likely the cluster might be extended by adding more powerful boards. In this way, we will be able to significantly increase the performance of the cluster. In this project, a performance study is being carried out on a low-budget cluster made up of Raspberry Pi 3 and Raspberry Pi 4 boards. This cluster consists of the two latest versions of the board, which have different power levels. Thus, it is possible to perform experiments with different configurations of the cluster, performing executions on the same boards or mixing different types of boards. The objective is to compare different configurations that use a single type of board (homogeneous) with one that uses different types of board (heterogeneous), analyzing the differences in performance of different experiments and comparing these performances with a personal computer. For the elaboration of this analysis, several applications are executed, among them, practices of the subject PSD and benchmarks known and adopted by the scientific community.

Item Type:Trabajo Fin de Grado
Additional Information:

Trabajo de Fin de Grado en Ingeniería de Computadores, Facultad de Informática UCM, Departamento de Sistemas Informáticos y Computación, Curso 2019/2020.

Directors:
Directors
Núñez Covarrubias, Alberto
Cerro Cañizares, Pablo
Uncontrolled Keywords:Clúster, MPI, Raspberry Pi, Pruebas, Rendimiento, Distribuido.
Palabras clave (otros idiomas):Cluster, MPI, Raspberry Pi, Tests, Performance, Distributed computing.
Subjects:Sciences > Computer science
Título de Grado:Grado en Ingeniería de Computadores
ID Code:62865
Deposited On:04 Nov 2020 09:37
Last Modified:04 Nov 2020 09:37

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