R-Grid: Un grid hardware para computación de alto rendimiento.

En esta tesis doctoral, realizada en el grupo ARCO de la Universidad de Castilla-La Mancha, se propone una solución integral a los problemas identificados en la utilización de dispositivos de electrónica reconfigurable (FPGAs) en el ámbito de la computación, y en especial en alto rendimiento. Dicha solución integral busca satisfacer a todos los usuarios que tienen relación con el sistema, ya sea para su propia creación, desarrollo de sus aplicaciones o el proceso de explotación. Para ello se ha establecido que R-Grid ha de aportar las siguientes funcionalidades: 1. Facilitar la construcción de sistemas hardware 2. Facilitar la programación de aplicaciones 3. Desplegar aplicaciones de forma transparente 4. Localizar aplicaciones de forma transparente 5. Facilitar la gestión de los recursos 6. Facilitar la gestión de los usuarios 7. Ofrecer un sistema de altas prestaciones 8. Ofrecer escalabilidad 9. Ofrecer un sistema seguro Para alcanzar dicha solución integral se propone una plataforma computacional basada en el modelo de computación SPMD que incluya un modelo de arquitectura física, modelos de aplicación y programación, y una serie de servicios, que contemplaran todas las facilidades anteriores y que permitirán llevar a cabo el trabajo, administración y ejecución de aplicaciones. La solución define plataforma R-Grid, o simplemente plataforma al conjunto formado por el modelo físico para la construcción de clusters, un modelo de computación SPMD, los modelos y herramientas de programación para la creación de aplicaciones (RPC) y, por último, el software necesario para la explotación y gestión del cluster. Por otro lado, definiremos sistema R-Grid, o simplemente sistema, a un cluster construido mediante el modelo físico, en el que se ha desplegado el software de gestión necesario para su explotación, ambos aportados por la plataforma R-Grid. Las principales aportaciones realizadas en esta tesis: 1. Definición de una arquitectura que permite crear agrupaciones autogestionadas de nodos de cómputo heterogéneo, y que facilita la interacción con el usuario mediante interfaces de llamadas a procedimiento remoto 2. Definición de un conjunto de servicios con las siguientes prestaciones: a. Repositorio de aplicaciones de usuario b. Ejecución y despliegue transparente de aplicaciones c. Gestión automatizada de los recursos d. Gestión automatizada de los usuarios e. Calidad de servicio 3. Modelo de arquitectura hardware para simplificar la construcción de sistemas 4. Modelos de programación para facilitar el desarrollo de aplicaciones Podemos, entonces, señalar que se ha desarrollado una arquitectura de explotación de recursos, con extensión a otras funcionalidades, que le otorga un valor añadido de importancia y utilidad, no solamente para el uso de electrónica reconfigurable (FPGAs), sino también para el diseño de sistemas distribuidos con nodos heterogéneos, y para la actualización de estos sistemas durante su vida útil. Quedando, de esta forma, cumplidos los objetivos definidos en esta tesis. La propuesta ofrece nuevas posibilidades de cómputo, aportando la base para futuros trabajos de investigación, y permitiendo afrontar nuevos retos computacionales