Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας υλοποιήθηκε ένας εξομοιωτής κρυφών μνημών και ένας επεξεργαστής αρχιτεκτονικής τύπου MIPS σε γλώσσα προγραμματισμού Java. Με την χρήση του εξομοιωτή και ενός αλγορίθμου πολλαπλασιασμού πίνακα επί πίνακα γραμμένο σε συμβολική γλώσσα assembly αξιολογήθηκαν τα χαρακτηριστικά των κρυφών μνημών όπως συσχετιστικότητα, μέγεθος μπλοκ, μέγεθος μνήμης και ιεραρχία μνήμης. Ως αποτέλεσμα κατασκευάστηκε ένα εργαλείο αξιολόγησης τόσο της αρχιτεκτονικής του υλικού για έναν αλγόριθμο όσο και της αποδοτικότητας ενός αλγορίθμου που εισάγεται στο πρόγραμμα για μια αρχιτεκτονική. / In the context of the current thesis a cache memory simulator was implemented with a MIPS architecture processor in Java programming language. Using the simulator and a matrix by matrix multiplication algorithm written in assembly language supported by the simulator various features of the cache memories were evaluated such as associativity, block size, memory size and memory hierarchy. As a result an evaluation tool was built, capable of evaluating not only a memory hierarchy architecture but also the efficiency of an algorithm used on a specific architecture.

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η εξομοίωση της λειτουργίας ενός επεξεργαστή με διευρυμένο ρεπερτόριο εντολών μέσω του διαδικτύου. Αναλυτικότερα αναπτύχθηκε ένα διαδικτυακό εργαλείο που δέχεται την αλληλουχία των εντολών και στην συνέχεια αφού εκτελέσει έλεγχο αυτών, συμβολομεταφράζει και αποθηκεύει τον κώδικα που προκύπτει στην μνήμη της εφαρμογής. Αφού όλα τα παραπάνω έχουν ολοκληρωθεί και το πρόγραμμα έχει ελεγχθεί και αποθηκευθεί στην μνήμη τότε το γραφικό τμήμα της εφαρμογής αναλαμβάνει να εξομοιώσει την λειτουργία του επεξεργαστή, προβάλλοντας τις τιμές που παίρνουν οι καταχωρητές την κάθε στιγμή καθώς και την αλληλουχία των δεδομένων που μεταφέρονται από και προς αυτούς. / The purpose of this study is to simulate the operation of a processor with an expanded set of instructions through the Internet. In more details, it has been developed an online tool that accepts a sequence of instructions and then do various checks on them, compiles them and stores the code in application’s memory. As long as all this has been completed and the program has been tested and stored in memory, the simulation part of the application starts, in order to simulate the operation of the processor, providing registers with the correct value each time and the sequence of data transferred to and from them.

H υποστήριξη της τεχνολογίας των femtocells, σε περιβάλλον Long Term Evolution Advanced (LTE-A), δίνει ώθηση στο δυναμικό ερευνητικά πεδίο των ετερογενών δικτύων. Αν και προσφέρουν πολλαπλά πλεονεκτήματα, η συνύπαρξη ετερογενών σταθμών βάσεων δημιουργεί και μια σειρά τεχνικών προκλήσεων, με κυριότερη τη δημιουργία παρεμβολών που έχουν ως αποτέλεσμα την υποβάθμιση των παρεχόμενων υπηρεσιών. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής παρουσιάζονται και αναλύονται μέθοδοι διαχείρισης ισχύος και κατανομής συχνοτήτων για την ακύρωση παρεμβολών, και αναπτύσσεται και προτείνεται ένα περιβάλλον προσομοίωσης ετερογενών LTE-A δικτύων. Ο προσομοιωτής επιτρέπει τη δημιουργία δισδιάστατης τοπολογίας με παράταξη femtocells πάνω από macrocell δίκτυο σε γραφικό περιβάλλον, την εξομοίωση των συνακόλουθων φαινομένων παρεμβολών και την πρόβλεψη και σύγκριση της απόδοσης του δικτύου μετά από την εφαρμογή διαφορετικών μοντέλων διαχείρισης ισχύος και σχημάτων κατανομής συχνοτήτων για την εξάλειψη των παρεμβολών. / Femtocells technology support, in Long Term Evolution Advanced (LTE-A) environments, promotes the dynamic research on the field of heterogeneous networks. While offering many advantages, the coexistence of heterogeneous base stations creates a number of technical challenges, the main of which is interference phenomena that lead to the degradation of service. In this work, we present and analyze methods of power management and frequency allocation for interference cancellation, and develop and propose a simulation environment for heterogeneous LTE-A networks. The simulator allows the creation of 2-D topologies with femtocells deployments over macrocell networks, the simulation of the resulting interference phenomena and the prediction and comparison of the network's performance after the application of different models of power management and frequency allocation schemes for interference cancellation.

Το αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η μελέτη της διαστρωματικής (cross-layer) προσέγγισης ανάπτυξης ασύρματων δικτύων κατανεμημένης λειτουργίας με απαιτήσεις επικοινωνίας πραγματικού χρόνου και περιορισμένους διαθέσιμους πόρους. Επιπλέον βασικό στόχο αποτελεί και η σχεδίαση, πρόταση αντίστοιχης αρχιτεκτονικής η οποία στοχεύει στη βέλτιστη διαχείριση διαθεσίμων δικτυακών πόρων σε καταστάσεις συμφόρησης του δικτύου και κατά συνέπεια στην βελτίωση της απόδοσης αυτού. Μέσα από μελέτες στα πλαίσια της διατριβής αναδεικνύεται η σημασία του φαινομένου συμφόρησης ως κύριου παράγοντα σπατάλης δικτυακών πόρων καθώς και οδήγησης του δικτύου σε κατάσταση κορεσμού με αρνητική επίπτωση σε όλες τις παραμέτρους απόδοσης του δικτύου. Στόχος, λοιπόν, της προτεινόμενης επικοινωνιακής αρχιτεκτονικής είναι η αποφυγή του φαινομένου συμφόρησης έτσι ώστε το δίκτυο να οδηγείται δυναμικά σε ένα σταθερό σημείο απόδοσης (όσο αυτό είναι δυνατό) το οποίο θα επιτρέπει στο δίκτυο να αποδίδει όσο το δυνατόν καλύτερα αποφεύγοντας τη ίδια στιγμή άσκοπη σπατάλη πόρων. Βασική παράμετρος στη σχεδίαση αποτελεί η συμβατότητα τόσο ως προς σημαντικό εύρος διαθέσιμων πρωτοκόλλων σε διάφορα επίπεδα, όσο και ως προς τη δυνατότητα συνύπαρξης κόμβων που ενσωματώνουν την προτεινόμενη αρχιτεκτονική με κόμβους χωρίς αυτήν. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική υλοποιήθηκε στα πλαίσια γνωστού και αξιόπιστου δικτυακού εξομοίωση. Αξιολόγηση της υλοποίησης αυτής μέσα από μεγάλο αριθμό πειραμάτων έδειξε επίτευξη του στόχου καθώς το φαινόμενο της συμφόρησης αντιμετωπίστηκε σε όλες τις περιπτώσεις με σημαντικά οφέλη στην απόδοση του δικτύου και διαχείριση των πόρων. Επιπλέον, λόγω του μεγάλου βαθμού παραμετροποίησης αποτελεί ιδανική βάση για μελλοντικές προεκτάσεις. / This objective of this dissertation is the study of cross-layer approach applied on the development of distributed wireless networks with real-time response demands and scarce available resources. Furthermore, another main goal is the design and proposal of a respective network architecture aiming at optimum resource management under congestion scenarios and therefore maximization of network performance. Through various studies undertaken in the context of this dissertation the importance of the congestion problem is presented as a main factor leading the network to resource waste and saturation conditions negatively affecting all network performance metrics. Consequently, this dissertation aims in proposing a cross-layer architecture able to detect and tackle congestion phenomenon by dynamically retaining network performance at a steady state (as than is possible) where network performs optimally and resource waste in minimized. Among others, a main parameter is retaining compatibility with a wide range of widely used protocols of various layers as well compatibility concerning the coexistence in the same network of stations supporting with stations not supporting the proposed architecture. The proposed architecture is implemented in the context of widely known and used network simulator. Evaluation of this implementation through numerous simulations showed that the objectives are met since congestion phenomenon is tackled in most cases with significant benefits concerning network performance and resource management. Furthermore, due to the high parametrization degree it constitutes a very good base for future expansions.