Miniaturní výpočetní cluster složený z mikrokontrolerů

Abstract

Cílem této práce je prozkoumat možnosti využití miniaturního výpočetního clusteru, složeného z jednoduchých mikrokontrolérů, pro paralelní výpočty. Práce zkoumá chování tohoto výpočetního clusteru při řešení různých typů úloh, popisuje jeho možnosti a omezení. Pokusy byly prováděny na výpočetním clusteru tvořeném čtyřmi vývojovými deskami, které byly osazeny 8-bitovými čipy a komunikovaly přes I2C rozhraní. Výsledkem pokusných měření je srovnání rychlosti výpočtu při použití jednoho mikrokontroléru a při použití clusteru. Experimentálně bylo zjištěno, že v případě aplikací, které nevyžadující velký objem přenášených dat, lze dosáhnout výrazného urychlení. Dále se potvrdil předpoklad, že takto jednoduché mikrokontroléry nejsou vhodné pro výpočty s desetinnými čísly, které vyžadují velkou přesnost.

The objective of this bachelor thesis is to investigate a low-cost computing cluster, composed of microcontrollers-based nodes, for parallel computing tasks. The work deals with the behaviour and limitations of the platform in various situations. Experiments were performed using 4 development boards equipped with 8-bit microcontrollers. I2C seriál interface was used for the communication between the nodes. The experiments were devoted to the comparison of computing times of a sequential algorithm (running on a single minrocontroller only) and the parallel version using the cluster. The results showed that the cluster can speed-up the computation of applications that does not require a high communication overhead. Moreover, the microcontrollers applied showed as unsuitable for floating-point computing if a high accuracy of the results is required.