[pt] Diversos modelos de componentes de software apresentam o conceito de componentes compostos, como é o caso do Fractal, OpenCOM, Koala, Kobra e SaveCCM. Um componente composto encapsula outros componentes e é responsável por oferecer mecanismos de configuração e introspecção estrutural, bem como externalizar serviços e dependências internas. A ideia de componentes compostos é reconhecida como uma boa técnica para abstrair estruturas complexas e maximizar o reuso. Entretanto, não existe um estudo mais aprofundado sobre tal mecanismo que aborde questões sobre a configuração inicial dos subcomponentes, o mapeamento de serviços e depend ências de subcomponentes através de interfaces do componente composto, formas de navegação compartilhamento de subcomponentes, ciclo de vida e formas de introspecção estrutural. Neste trabalho foi realizado um levantamento sobre como os modelos Fractal e OpenCOM tratam o conceito de componentes compostos e é proposto um modelo que oferece este suporte. Como estudo experimental foi implementada uma nova versão do SCS com suporte a componentes compostos, o SCS-Composite. Também foi feita uma avaliação da expressividade do SCS-Composite através da adaptação de uma aplicação pré-existente baseada no SCS. / [en] Several software component models support composite components, such as Fractal, OpenCOM, Koala, Kobra and SaveCCM. A composite component encapsulates components and provides introspection and configuration mechanisms. Composite components are recognized as a good practice because abstract complex structures and increase reuse. However, there is not a comprehensive study about composite component mechanisms addressing issues like initial composite configuration, mapping of subcomponents services and dependencies through composite component’s interfaces, introspection, component sharing, and composites life cycle. In this work we perform a study about how the Fractal and OpenCOM apply the composite component concept and we propose a new model for composite components. As an experimental study we implemented a new version of the SCS component system with support for composite components, the SCS-Composite. We also present an evaluation of SCS-Composite through the adaptation of a SCS based application.

[pt] Tradicionalmente, o processo de desenvolvimento de sistemas paralelos enfatiza o desempenho em detrimento de melhores abstrações de programação, o que acarreta problemas como excessiva complexidade de código e redução da manutenibilidade do software. Novas técnicas tem se mostrado interessantes na construção de software paralelo, tais como as tecnologias de componentes de software. Este trabalho realizou um estudo do mecanismo de comunicação paralela entre componentes conhecido como Interfaces Coletivas. Como parte desse estudo, foi realizada uma implementação desse mecanismo no middleware de componentes SCS, onde foram projetados e implementados dois conectores para sincronizaçãoe comunicação paralela. Essa implementação viabilizou uma análise dos requisitos para a integração das Interfaces Coletivas em um middleware orientado a componentes e possibilitou a identificação dos desafios de implementar esse mecanismo em uma linguagem como C++, amplamente usada em aplicações científicas. / [en] Traditionally, the development process of parallel systems emphasizes performance at the expense of better programming abstractions, which causes problems such as excessive code complexity and reduced software maintainability. New techniques have shown expressive results in building parallel software, such as software components technologies. This work conducted a study of the mechanism of parallel communication between components known as Collective Interfaces. As part of this study, we performed an implementation of this mechanism in the SCS middleware, where two connectors were designed and implemented for parallel synchronization and communnication. This implementation allowed us to analyze the requirements for the integration of Collective Interfaces in a component oriented middleware and to identify the challenges of implementing this mechanism in a language as C++, widely used in scientific applications.

[pt] A computação móvel cria a necessidade de que as aplicações sejam adaptáveis de acordo com o contexto do usuário. Demandas específicas do usuário, assim como alterações no contexto computacional requerem que aplicações móveis clientes devam ser capazes de se adaptar dinamicamente para se adequar ao novo cenário de execução. Estas adaptações precisam ser apropriadas e devem manter a qualidade de serviço evitando falhas ou degradação do desempenho da aplicação. Este trabalho propõe uma extensão do middleware de componentes Kaluana, que provê um mecanismo de seleção de componentes para aplicações adaptáveis a partir de contratos de reconfiguração. Esta seleção é feita com a noção de equivalência entre suas as interfaces públicas e considera as restrições de execução dos componentes candidatos a serem usados na adaptação de acordo com o contexto computacional do dispositivo para a avaliação dos componentes candidatos a instanciação. Esta seleção visa manter a compatibilidade dos novos componentes com os componentes já implantados bem como com o contexto de execução, ou seja, o estado corrente dos recursos no dispositivo. Com a noção de equivalência entre as interfaces de especificação de componentes, a aplicação tem a possibilidade de selecionar componentes através da interface do serviço requisitado sem a necessidade de conhecer seu nome ou alguma característica específica, evitando assim que uma amarração seja criada com uma determinada implementação. / [en] Mobile computing creates the need for applications to be adaptable according to the user s context. Specific user demands as well as changes in the computational context the mobile applications require clients to be able to adapt dynamically to suit the new scenario of execution. These adjustments should be appropriate and should maintain the quality of service avoiding failures or preventing degradation of application performance. This thesis proposes an extension of Kaluana middleware which provides a mechanism for selection of components for adaptive applications based on the notion of reconfigurations contracts. This selection is done also based on the notion of equivalence between their public interfaces and should consider the execution restrictions of the candidate components to be used in the adaptation in accord to the device s execution context to be used to evaluate the candidate components to the instantiation. This selection aims to maintain the compatibility of new components with the components already used as well as the execution context, i.e. the current status of the device s resources. Due to the notion of equivalence between the interface specifications of components, the application should be able to request a component through the interface of the requested service, avoiding the need to know the component s name or any other specific feature that creates a tie with the given implementation.

[pt] O desenvolvimento baseado em componentes de um tópico que tem atrasado bastante atençco nos últimos anos. Esta técnica permite a construção de sistemas de software complexos de forma rápida e estruturada. Diversos modelos de componentes já foram propostos pela indústria e pela academia. Dentro destes, aqueles que oferecem suporte da comunicação distribuída geralmente interagem através de Chamadas Remotas de Procedimentos. Dos modelos pesquisados, apenas o CORBA Component Model possui uma especificação em andamento para o suporte da comunicação através de fluxos de dados. Esse suporte se mostra de grande relevância em sistemas que precisam lidar com dados de sensores e com transmissão de áudio e vídeo. O objetivo principal deste trabalho de apresentar uma arquitetura que permita a implementação de aplicações com suporte ao fluxo de dados no middleware Software Component System (SCS). Para tal, o modelo de componentes do SCS foi estendido para oferecer portas de fluxos de dados. Como avaliação, este trabalho apresenta alguns resultados experimentais de desempenho e escalabilidade, assim como uma aplicação que exercita as necessidades do executor de fluxos de algoritmos do CSBase, um framework utilizado no desenvolvimento de sistemas para computação em grade. / [en] Component-based software development is a topic that has attracted attention in recent years. This technique allows the construction of complex software systems in a quick and structured way. Several component models have been proposed by the industry and the academy. The majority of these component models adopt Remote Procedure Calls as their basic communication mechanism. The CORBA Component Model is the only one from the surveyed models that has a work in progress to support communication over data streams. This support proves to be of great importance in systems that must deal with data from sensors and systems that deal with audio and video transmission. The main goal of this work is to propose an architecture that enables the middleware Software Component System (SCS) to support applications that require data streaming. To this end, the SCS component model was extended to support stream ports. As evaluation, this work presents some experimental results of performance and scalability, as well as an application that exercises the needs of the CSBase s algorithm ow executor, a framework used to build systems for grid computing.

[pt] Middlewares têm sido utilizados para desenvolver aplicações distribuídas em domínios muito diferentes. Cada um desses domínios possui pré-requisitos diversos relacionados à comunicação entre as partes do ambiente distribuído. Muitas vezes, os pré-requisitos de diferentes domínios são contraditórios, fazendo com que a implementação de um middleware que os atenda em mais de um domínio de aplicação se torne muito complexa. Uma das opções para resolver esse problema é criar o middleware de forma que ele possa ser adaptado de acordo com as necessidades de cada aplicação. Neste trabalho, estudamos algumas das técnicas disponíveis para a construção de middlewares adaptáveis, indo desde mudanças simples na política de transmissão de dados entre os nós de um sistema distribuído, até adaptações mais abrangentes na implementação do sistema para permitir diferentes contextos de execução. Como estudo de caso, propomos um modelo de componentização para um middleware já existente, implementado em Lua, com a finalidade de capacitá-lo a acomodar adaptações de sua implementação de uma forma simples e estruturada. Também realizamos alguns experimentos para avaliar a aplicabilidade e eficácia do novo middleware desenvolvido. / [en] Middlewares have been used in order to develop distributed applications in a variety of domains. Each of these domains has different requirements related to the communication among parts of the distributed system. Many times the requirements of different domains are contradictory, turning the implementation of a middleware are that fulfills them in more than one the application domain in into a very complex problem. One of the options to solve this issue is to create the middleware are in a way that it can be adapted accordingly to the needs of each application. In this study we survey some of the available techniques for the construction of adaptive middleware, ranging from simple changes in the transmission of data between nodes in a distributed system to more thorough adaptations in a system in order to allow for diferent application execution contexts. As a case study we propose a component model for an existing middleware, implemented in Lua, with the goal of enabling the middleware are to accommodate adaptations in its implementation in a simple and structured manner. We also created experiments in order to evaluate the applicability and effectiveness of the middleware.

[pt] Os sistemas radares são amplamente utilizados em aplicações civis e militares, são sistemas complexos que empregam alta tecnologia. Muitos deles são constituídos por um conjunto de elementos que necessitam de um mínimo de coordenação entre as suas funcionalidades. A construção de um protótipo para validar o projeto de um radar demanda recursos financeiros e tempo. Por outro lado, existem muitas características em comum entre os sistemas de diferentes radares. Esta dissertação descreve uma biblioteca de um simulador capaz de representar vários sistemas de radar e que foi projetado de acordo com os princípios básicos sobre radar. O simulador foi desenvolvido baseado em um sistema de componentes flexíveis onde cinco diferentes tipos de radar são descritos e simulados utilizando a biblioteca apresentada. Porém cenários reais são utilizados para comparar e validar as simulacões. / [en] Nowadays Radar systems are becoming complex systems. Many radars are constituted by an array of elements, where a minimum of coordination among the elements functionality is need. The task to build a prototype in order to validate a radar design is an expensive one. On the other hand, there are many common features shared among different radar architectures. This dissertation describes the architecture of a simulator that is able to represent most of the radar systems designed according the basic principles of radars. The simulator is designed following a exible component based architecture and five quite different kind of radars are described and simulated using the presented architecture. Real scenarios are taken into account in the validation of the simulations.

[pt] Sistemas distribuídos frequentemente apresentam um comportamento em tempo de execução diferente do esperado pelo programador. A análise estática, somente, não suficiente para a compreensão do comportamento e para o diagnóstico de problemas nesses sistemas, em razão da sua natureza nao determinística, reflexo de características inerentes como concorrência, latência na comunicação e falha parcial. Sendo assim, torna-se necessário um melhor entendimento das interações entre os diferentes componentes de software que formam o sistema, para que o desenvolvedor possa ter uma melhor visão do comportamento do sistema durante sua execução. Neste trabalho, apresentamos uma ferramenta que faz a reconstrução das interações entre os componentes de uma aplicação distribuída, oferecendo uma visão das linhas de execução distribuídas e permitindo o acompanhamento das sequências de chamadas remotas e a análise das relações de causalidade. Essa ferramenta também faz a persistência do histórico dessas interações ao longo do tempo, correlacionando-as a arquitetura do sistema e aos dados de desempenho. Assim, a ferramenta proposta auxilia o desenvolvedor a melhor compreender cenários que envolvem comportamentos indevido do sistema e a restringir o escopo da análise do erro, facilitando a busca de uma solução. / [en] Distributed systems often present a runtime behavior different than what is expected by the programmer. Static analysis is not enough to understand the runtime behavior and to diagnoses errors. This difficulty is caused by the non-deterministic nature of distributed systems, because of their inherent characteristics, such as concurrency, communication latency and partial failure. Therefore, it’s necessary a better view of the interactions between the system’s software components in order to understand its runtime behavior. In this work we present a tool that rebuilds the interactions among distributed components, presents a view of distributed threads and remote call sequences, and allows the analysis of causality relationships. Our tool also stores the interactions over time and correlates them to the system architecture and to performance data. The proposed tool helps the developer to better understand scenarios involving an unexpected behavior of the system and to restrict the scope of error analysis, making easier the search for a solution.

[pt] Sistemas de componentes têm como característica possibilitar a construção de aplicações através da composição de artefatos de software disponíveis. Interações podem ocorrer entre diversos componentes que podem estar distribuídos em diversas máquinas. À medida que aplicações distribuídas aumentam de tamanho, as interações existentes entre os diversos nós que a compõem vão se tornando mais complexas. Assim, torna-se importante para essas aplicações a existência de uma forma de monitorar as interações entre os componentes, com o intuito de identificar falhas e gargalos de processamento e comunicação no sistema. Este trabalho apresenta uma arquitetura capaz de oferecer mecanismos extensíveis para coleta de informações do ambiente de execução desses sistemas, e das interações realizadas entre os seus componentes. São implementadas formas de publicação dessas informações obtidas e testes comparativos para quantificar como a arquitetura desenvolvida onera o desempenho da aplicação. / [en] Component-based systems are characterized by the construction of applications through the composition of available software artifacts. Interactions may occur between different components that can be distributed through several machines. As distributed applications increase in size, the interactions between the various nodes that comprise them become more complex. Therefore it is important for distributed component systems to monitor the interactions between components in order to identify failures and bottlenecks in processing and communication. This dissertation presents an architecture capable of offering extensible mechanisms for monitoring the execution environment of distributed components, and the interactions between their components. It also presents a flexible mechanism for publication of the collected information, and some comparative test to measure the performance penalty imposed by the infrastructure to the application.

[pt] O trabalho desenvolveu uma metodologia de solução numérica de escoamentos em geometrias complexas, numa formulação incompressível e bi-dimensional. As equações de conservação são discretizas com o emprego da técnica de volumes finitos em coordenadas não ortogonais. Esta técnica mapeia o espaço real num espaço transformado, no qual as fronteiras do domínio de cálculo coincidem com as fronteiras do domínio físico. Os componentes contravariantes da velocidade foram empregados como variáveis dependentes nas equações de conservação de quantidade de movimento. Estas equações foram obtidas em coordenadas não ortogonais pela manipulação algébrica das equações discretizadas para os componentes cartesianos. Este procedimento, que emprega um sistema de coordenadas auxiliar fixo localmente, evita o surgimento dos diversos termos oriundos da curvutura e da não ortogonalidade da malha, que seriam obtidos caso fosse empregada a análise tensorial para a derivação destas equações. O ocoplamento pressão-velocidade é feito utilizando SIMPLEC. O conjunto de equações algébricas resultante é resolvido por um esquema de solução segregado, no qual é empregado um esquema de solução linha-a-a linha(TDMA), com um processo de correção por blocos para acelerar a convergência. A metodologia desenvolvida foi utilizada para solução de diversos problemas visando analisar o seu desempenho. Foram estudados os seguintes casos-escoamento laminar entre dois cilindros, convecção natural entre dois cilidros excêntricos, escoamento induzido numa cavidade trapezoidal pelo movimento de suas bases, escoamento laminar num canal, escoamento axi-simétrico num duto com estrangulamento.Tendo em vista os bons resultados obtidos para testes, pode-se concluir que as opções realizadas para a confeção do esquema desenvolvido foram corretas, pois geraram um algoritimo efeciente e versátil. / [en] A solution method for bi-dimensional incompressibible fluid flow problems in complex geometrics is developed in this work. The method solves the conservation equations in nonorthogonal coordinate system using the finite volumes technique. The contravariant velocities are kept as dependent variables in the momentum equations. These equations are obtained by an algebric manipulation of the discretization equations written in locally fixed coordinate system. This producedure avoids the treatment of the extra terms if the discretization equations for the curvilinear velocities are obtained in the conventional manner. The coupling of pressure and velocities are performed by the SIMPLEC algorithm. The set of algebric equations are solved using an iterative method in conjunction with coefficient update for linerization. In the computer implementation of the proposed scheme a line-by-line algorithm (TDMA) has been employed with a block corretion procedure to enhance the convergence. The method is tested by solving a variety of problems. The problems include-flow between two concentric rotating cylinders, natural convection in an eccentric annuli, driven flow in a trapezoidal cavity with moving lids, laminar flow in a channel, exismetric flow in duct with reduced cross section and laminar and turbulent flow through a tube with an axisimetric constriction. The objetive of these tests is to establish the validity of the proposed scheme and demonstrate its applicability to a wide variety of problems.

[pt] Em sistemas distribuídos baseados em componentes de software, o uso de linguagens de programação orientadas a objeto é bastante comum para definir, através de frameworks, interfaces de programação para construção e uso de componentes. No entanto, o que se percebe na maioria dos modelos de programação que seguem essa abordagem, é a utilização de construções das próprias linguagens orientadas a objeto, como classes e interfaces, para definir uma interface de programação que segue um paradigma orientado a componentes. Como consequência, o código fonte mistura aspectos da funcionalidade do componente com os mecanismos de implementação específicos do modelo de programação, o que impede a reutilização deste componente em outros frameworks, além de incluir uma complexidade extra no código. Recentemente, observamos uma tendência à adição de metadados às implementações dos componentes, utilizando marcações específicas no código fonte. Estes metadados provêem as informações necessárias para que alguma ferramenta, seja baseada em geração de código ou em mecanismos de reflexão computacional da própria linguagem de programação, realize a integração da implementação do componente com a infra-estrutura de suporte do modelo de componentes. Essa técnica é denominada, por alguns autores, de Programação Orientada a Atributos. Linguagens como Java e C# já oferecem suporte nativo a esta técnica através das Anotações. O objetivo desta dissertação é investigar a adoção da técnica de programação orientada a atributos juntamente com uma linguagem orientada a objetos para construção de aplicações baseadas em componentes. Como parte do estudo, foi desenvolvido um novo mecanismo de programação baseado em atributos para a versão Java do middleware SCS. / [en] In component-based distributed systems, the use of object-oriented programming languages is very common to define, through frameworks, programming interfaces for building and using components. However, most programming models that follow this approach, use the own object-oriented language concepts, such as classes and interfaces, to define a programming interface that follows a component-oriented paradigm. As a consequence, the source code mixes component functionality aspects with the programming model specific implementation mechanisms, what prevents the reuse of this component in other frameworks, and moreover, includes an extra complexity in the source code. Recently, a tendency to the addition of meta-data to the component implementation has been observed, by the use of specific markings on the source code. These meta-data provide the necessary information for tools, based on code generation or based on reflection mechanisms, to perform the integration of the component implementation with the component model’s infrastructure support. Some authors call this technique as Attribute-Oriented Programming. Languages as Java and C# already provide native support to this technique through Annotations. The goal of this dissertation is investigate the adoption of the attribute-oriented programming technique with object-oriented languages to build components based applications. As part of the research, we developed a new programming mechanism based on attributes to the Java version of the middleware SCS.