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dc.creatorMonteiro, Matheus Costa-
dc.date.accessioned2025-10-20T15:01:15Z-
dc.date.available2025-10-20T15:01:15Z-
dc.date.issued2025-09-23-
dc.identifier.citationMONTEIRO, Matheus Costa. Análise comparativa de algoritmos de escalonamento de workflows científicos em processadores heterogêneos. 2025. 140f . Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Sistemas de Informação) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47466-
dc.description.abstractIn high-performance computing (HPC), scheduling algorithms are decisive to translate hardware into performance, cost efficiency, and energy efficiency—an especially critical concern for modern workloads such as machine learning training. Unlike homogeneous settings (identical nodes), heterogeneous CPU/GPU clusters vary in compute and communication capabilities; thus, task mapping and ordering policies become central to minimizing queues, latency, and idleness, thereby reducing runtime, energy, and the CO2 footprint. This work compares six classic list scheduling heuristics—DLS, HEFT, HEFT-LA, PEFT, IHEFT, and IPEFT—within a fully reproducible simulated pipeline that standardizes I/O interfaces, DAG generation, and metric computation to isolate decision-logic effects. We evaluate large workflow-derived instances (256–4096 tasks) on sets of 8, 16, and 32 machines, measuring makespan, load balance, waiting time, and energy. Results indicate that look-ahead heuristics (PEFT, IPEFT, HEFT-LA) consistently reduce makespan and waiting time in communication-dominated scenarios; PEFT and IPEFT preserve 𝑂(𝑉 2𝑃) time complexity, whereas HEFT-LA incurs higher asymptotic cost. Under low communication, HEFT remains competitive. IHEFT and IPEFT mitigate scheduling gaps and raise utilization. We observe an energy–performance tradeoff: curbing idleness often lowers total energy even with a slight rise in average power. Additionally, DLS achieves speedups as machine count grows by exploiting computebound parallelism, while predictive heuristics become more sensitive to communication bottlenecks. We release paper-faithful implementations, a seeded case generator, and a comparison pipeline to support future studies in heterogeneous environments.pt_BR
dc.description.sponsorshipPesquisa sem auxílio de agências de fomentopt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/us/*
dc.subjectComputação de Alto Desempenhopt_BR
dc.subjectEscalonamento de tarefaspt_BR
dc.subjectDAGpt_BR
dc.subjectModelos de MLpt_BR
dc.subjectLLMpt_BR
dc.subjectWorkflows científicospt_BR
dc.titleAnálise comparativa de algoritmos de escalonamento de workflows científicos em processadores heterogêneospt_BR
dc.title.alternativeComparative analysis of scientific workflow scheduling algorithms on heterogeneous processorspt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
dc.contributor.advisor1Gabriel, Paulo Henrique Ribeiro-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3181954061121790pt_BR
dc.contributor.referee1Miani, Rodrigo Sanches-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2992074747740327pt_BR
dc.contributor.referee2Araújo, Rafael Dias-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3067137114142725pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3420386831460864pt_BR
dc.description.degreenameTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)pt_BR
dc.description.resumoEm computação de alto desempenho (HPC), algoritmos de escalonamento são decisivos para transformar hardware em desempenho, custo e eficiência energética — aspecto crítico em cargas modernas que incluem o treinamento de modelos de aprendizado de máquina, cada vez mais intensivas em recursos. Diferentemente de ambientes homogêneos (nós idênticos), clusters heterogêneos de CPUs/GPUs exibem variação de capacidade de processamento e de comunicação; assim, a política de mapeamento e ordenação de tarefas torna-se central para minimizar filas, latências e ociosidade, reduzindo o tempo de execução, o consumo de energia e, consequentemente, a pegada de CO2. Neste trabalho foi comparado seis heurísticas clássicas de list scheduling — DLS, HEFT, HEFT-LA, PEFT, IHEFT e IPEFT — em um pipeline reprodutível simulado, padronizando a interface de E/S, o gerador de DAGs e o cálculo de métricas para isolar o efeito da lógica de decisão. Avaliamos instâncias de grande porte (256–4096 tarefas) derivadas de workflows científicos, em conjuntos de 8, 16 e 32 máquinas, medindo makespan, balanceamento de carga, waiting time e energia. Os resultados mostram que heurísticas com look-ahead (PEFT, IPEFT, HEFT-LA) reduzem consistentemente makespan e waiting time em cenários com comunicação dominante; PEFT e IPEFT preservam a complexidade 𝑂(𝑉 2𝑃), ao passo que o HEFT-LA apresenta complexidade assintótica superior. Sob baixa comunicação, HEFT permanece competitivo. IHEFT e IPEFT mitigam lacunas de escalonamento e elevam a utilização. Observamos um compromisso energia–desempenho: menor ociosidade tende a reduzir a energia total, mesmo com leve aumento da potência média. Além disso, o DLS apresenta ganhos de velocidade com o aumento de máquinas ao capturar paralelismo de forma mais compute-bound, enquanto heurísticas com predição podem tornar-se mais sensíveis às barreiras de comunicação. Como artefatos, disponibilizamos implementações paper-faithful, um gerador de casos com controle de semente e um pipeline para comparações futuras em ambientes heterogêneos.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.courseSistemas de Informaçãopt_BR
dc.sizeorduration140pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::COMPUTABILIDADE E MODELOS DE COMPUTACAOpt_BR
dc.orcid.putcode195265372-
Appears in Collections:TCC - Sistemas de Informação (Uberlândia)

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