No description available.

No description available.

La consommation énergétique augmente dans les technologies informatiques, notamment à cause de l'augmentation de l'utilisation des services web et distribuée, l'informatique dans les nuages, ou les appareils mobiles. Par conséquent, des approches de gestion de l'énergie ont été développées, de l'optimisation du code des logiciels, à des stratégies d'adaptation basées sur l'utilisation des ressources matérielles. Afin de répondre à ces lacunes, nous présentons dans cette thèse, des modèles énergétiques, approches et outils pour estimer fidèlement la consommation énergétique des logiciels, au niveau de l'application, et au niveau du code, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes basé sur leurs paramètres d'entrées. Nous proposons aussi Jalen et Jalen Unit, des frameworks énergétiques pour estimer la consommation énergétique de chaque portion de code de l'application, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes en se basant sur des études et expériences empiriques. En utilisant des modèles énergétiques et d’outils d'estimations logicielles, nous pouvons proposer des informations énergétiques précises sans avoir besoin de wattmètres ou d'investissement de matériels de mesures énergétiques. Les informations énergétiques que nous proposons, offrent aussi aux approches de gestion énergétique des mesures directes et précises pour leurs approches d'adaptations et d'optimisations énergétiques. Ces informations énergétiques établissent aussi un modèle d'évolution énergétique des logiciels en se basant sur leurs paramètres d'entrées. Cela offre aux développeurs une connaissance plus profonde sur l'efficacité énergétique dans les logiciels. / With the rise of the usage of computers and mobile devices, and the higher price of electricity, energy management of software has become a necessity for sustainable software, devices and IT services. Energy consumption in IT is rising through the rise of web and distributed services, cloud computing, or mobile devices. However, these approaches do not use proper energy information for their adaptations rendering themselves limited and not energy-aware. They do not provide an energy feedback of software, and limited information is available on how and where energy is spend in software code. To address these shortcomings, we present, in this thesis, energy models, approaches and tools in order to accurately estimate the energy consumption of software at the application level, at the code level, and for inferring energy evolution models based on the method's own input parameters. We also propose Jalen and Jalen Unit, energy frameworks for estimating how much energy each portion of code consumes, and for inferring energy evolution models based on empirical benchmarking of software methods. By using software estimations and energy models, we are able to provide accurate energy information without the need of power meters or hardware energy investment. The energy information we provide also gives energy management approaches direct and accurate energy measurements for their adaptations and optimizations. Provided energy information also draws a model of energy consumption evolution of software based on the values of their input parameters. This gives developers knowledge on energy efficiency in software leading to choose some code over others based on their energy performance.

No description available.

Στην προκειμένη εργασία μελετάται όλο το θεωρητικό υπόβαθρο για τον προβλεπτικό έλεγχο για τις δύο κατηγορίες συστημάτων (Single Input-Single Output SISO, Multiple Input-Multiple Output MIMO). Αρχικά μελετάται η πρώτη μορφή προβλεπτικού ελέγχου που ήταν ο δυναμικός έλεγχος μητρών (DMC). Στην συνέχεια ακολουθεί το πρόβλημα του βέλτιστου προβλεπτικού ελέγχου διακριτού χρόνου όπως αυτό παρουσιάζεται και αναλύεται στην θεωρία του κ. Μaciejowski. Αμέσως μετά μελετάται πάλι το πρόβλημα εύρεσης βέλτιστου προβλεπτικού ελέγχου διακριτού χρόνου αλλά με την χρησιμοποίηση των διακριτών ορθοκανονικών συναρτήσεων βάσης Laguerre όπως αναλύεται από τον κ. Wang στο βιβλίο του. Στις δύο επόμενες ενότητες παρουσιάζονται οι ορθοκανονικές συναρτήσεις βάσης Laguerre συνεχούς χρόνους καθώς και μια άλλη κατηγορία, οι συναρτήσεις Κautz και αναλύεται ο τρόπος που υπολογίζεται ο προβλεπτικός έλεγχος συνεχούς χρόνου με τη χρήση αυτών. Αφού ο αναγνώστης αποκτήσει τις γνώσεις που χρειάζονται πάνω στον προβλεπτικό έλεγχο, ακολουθεί μια πρακτική εφαρμογή πάνω σε ένα ελικόπτερο 2 βαθμών ελευθερίας της Quanser. Εκεί αρχικά αφού περιγραφεί πλήρως η διάταξη μελετάμε τα προβλήματα ελέγχου πρώτα με Pole Placement στην συνέχεια με LQR καθώς και με την χρησιμοποίηση εκτιμητών κατάστασης όπως κάποιο παρατηρητή (observer) ή φίλτρο Kalman πάντα με τη βοήθεια του Μatlab και του Simulink. Επίσης όλη η θεωρία του ΜPC που μελετήσαμε έχει εφαρμοσθεί επιτυχώς σε προσομοίωση στο Μatlab και Simulink. Παρουσιάζονται ο κώδικας που χρειάζεται κάθε φορά καθώς και ενδιαφέροντα αποτέλεσματα για την απόκριση της διεργασίας. Επιπλέον μελετήθηκε το toolbox του Matlab για τον προβλεπτικό έλεγχο (MPC Toolbox). Τέλος οι παραπάνω έλεγχοι εφαρμόσθηκαν κατευθείαν στην πραγματική διεργασία (μη γραμμική) και τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά. / This work presents all the necessary theory for the Model Predictive Control for both system categories (Single Input-Single Output SISO, Multiple Input-Multiple Output MIMO). To start, the earliest form of MPC called dynamic matrix control (DMC) is studied. Then the optimal Model Predictive Control for discrete time is analyzed based on the theory that Maciejowski presented. Afterwards the same problem is studied using the discrete time Laguerre orthonormal base functions and the optimal Model Predictive Control is computed as presented in Wang’s theory. In the next two chapters the reader will be guided through the continuous time Laguerre and Kautz orthonormal base functions and how they are used in computing the optimal continuous time Model Predictive Control. Since the reader has acquired all the necessary knowledge about MPC, a practical approach on the Quanser’s two degrees of freedom helicopter follows. Initially, after we have fully described the plant and all its components, we study the control problems using the pole placement and LQR techniques along with state estimators such as observers and Kalman filter, always in the Matlab and Simulink enviroment. Next, the MPC approaches we’ve studied are applied successfully, again using Matlab and Simulink. In every case, all the necessary programs and results are presented in detail. Addionally, the Matlab MPC Toolbox is studied along with its results for the problem. Finally all those controls are applied directly to the real nonlinear plant successfully and the results are discussed.

Un Data Center (DC) est un bâtiment dont le but est d'héberger des équipements informatiques pour fournir différents services Internet. Pour assurer un fonctionnement constant de ces équipements, le système électrique fournit de l'énergie, et pour les maintenir à une température constante, un système de refroidissement est nécessaire. Chacun de ces besoins doit être assuré en permanence, car la conséquence de la panne de l'un d'eux entraîne une indisponibilité de l'ensemble du système du DC, ce qui peut être fatal pour une entreprise.A notre connaissance, il n'existe pas de travaux d'étude sur l'analyse de sûreté de fonctionnement et de performance, prenant en compte l'ensemble du système du DC avec les différentes interactions entre ses sous-systèmes. Les études d'analyse existantes sont partielles et se concentrent sur un seul sous-système, parfois deux. L'objectif principal de cette thèse est de contribuer à l'analyse de sûreté de fonctionnement d'un Data Center. Pour cela, nous étudions, dans un premier temps, chaque sous-système (électrique, thermique et réseau) séparément, afin d'en définir ses caractéristiques. Chaque sous-système du DC est un système de production qui transforment les alimentations d'entrée (énergie pour le système électrique, flux d'air pour le système thermique, et paquets pour le réseau) en sorties, qui peuvent être des services Internet. Actuellement, les méthodes d'analyse de sûreté de fonctionnement existantes pour ce type de systèmes sont inadéquates, car l'analyse de sûreté doit tenir compte non seulement de l'état interne de chaque composant du système, mais également des différents flux de production qui circulent entre ces composants. Dans cette thèse, nous considérons une nouvelle technique de modélisation appelée Arbres de Production (AP) qui permet de modéliser la relation entre les composants d'un système avec une attention particulière aux flux circulants entre ces composants.La technique de modélisation en AP permet de traiter un seul type de flux à la fois. Son application sur le sous-système électrique est donc appropriée, car il n'y a qu'un seul type de flux (le courant électrique). Toutefois, lorsqu'il existe des dépendances entre les sous-systèmes, comme c'est le cas pour les sous-systèmes thermiques et les sous-systèmes de réseaux, différents types de flux doivent être pris en compte, ce qui rend l'application de la technique des APs inadéquate. Par conséquent, nous étendons cette technique pour traiter les dépendances entre les différents types de flux qui circulent dans le DC. En conséquence, il est facile d'évaluer les différents indicateurs de sûreté de fonctionnement du système global du DC, en tenant compte des interactions entre ses sous-systèmes. De plus, nous faisons quelques statistiques de performance. Nous validons les résultats de notre approche en les comparant à ceux obtenus par un outil de simulation que nous avons implémenté et qui est basé sur la théorie des files d'attente.Jusqu'à présent, les modèles d'arbres de production n'ont pas d'outils de résolution. C'est pourquoi nous proposons une méthode de résolution basée sur la Distribution de Probabilité de Capacité (Probability Distribution of Capacity - PDC) des flux circulants dans le système du DC. Nous implémentons également le modèle d'AP en utilisant le langage de modélisation AltaRica 3.0, et nous utilisons son simulateur stochastique dédié pour estimer les indices de fiabilité du système. Ceci est très important pour comparer et valider les résultats obtenus avec notre méthode d'évaluation. En parallèle, nous développons un outil qui implémente l'algorithme de résolution des APs avec une interface graphique basée qui permet de créer, éditer et analyser des modèles d'APs. L'outil permet également d'afficher les résultats et génère un code AltaRica, qui peut être analysé ultérieurement à l'aide du simulateur stochastique de l'outil AltaRica 3.0. / A Data Center (DC) is a building whose purpose is to host IT devices to provide different internet services. To ensure constant operation of these devices, energy is provided by the electrical system, and to keep them at a constant temperature, a cooling system is necessary. Each of these needs must be ensured continuously, because the consequence of breakdown of one of them leads to an unavailability of the whole DC system, and this can be fatal for a company.In our Knowledge, there exists no safety and performance studies’, taking into account the whole DC system with the different interactions between its sub-systems. The existing analysis studies are partial and focus only on one sub-system, sometimes two. The main objective of this thesis is to contribute to the safety analysis of a DC system. To achieve this purpose, we study, first, each DC sub-system (electrical, thermal and network) separately, in order to define their characteristics. Each DC sub-system is a production system and consists of combinations of components that transform entrance supplies (energy for the electrical system, air flow for the thermal one, and packets for the network one) into exits, which can be internet services. Currently the existing safety analysis methods for these kinds of systems are inadequate, because the safety analysis must take into account not only the internal state of each component, but also the different production flows circulating between components. In this thesis, we consider a new modeling methodology called Production Trees (PT) which allows modeling the relationship between the components of a system with a particular attention to the flows circulating between these components.The PT modeling technique allows dealing with one kind of flow at once. Thus its application on the electrical sub-system is suitable, because there is only one kind of flows (the electric current). However, when there are dependencies between sub-systems, as in thermal and network sub-systems, different kinds of flows need to be taken into account, making the application of the PT modeling technique inadequate. Therefore, we extend this technique to deal with dependencies between the different kinds of flows in the DC. Accordingly it is easy to assess the different safety indicators of the global DC system, taking into account the interactions between its sub-systems. Moreover we make some performance statistics. We validate the results of our approach by comparing them to those obtained by a simulation tool that we have implemented based on Queuing Network theory.So far, Production Trees models are not tool supported. Therefore we propose a solution method based on the Probability Distribution of Capacity (PDC) of flows circulating in the DC system. We implement also the PT model using the AltaRica 3.0 modeling language, and use its dedicated stochastic simulator to estimate the reliability indices of the system. This is very important to compare and validate the obtained results with our assessment method. In parallel, we develop a tool which implements the PT solution algorithm with an interactive graphical interface, which allows creating, editing and analyzing PT models. The tool allows also displaying the results, and generates an AltaRica code, which can be subsequently analyzed using the stochastic simulator of AltaRica 3.0 tool.

Η σχεδίαση μικροεπεξεργαστών είναι μια πολύπλοκη και σύνθετη διαδικασία, η οποία δυσκολεύει όσο οι τεχνολογικές εξελίξεις προχωράνε. Οι μελετητές της απόδοσης των μικροεπεξεργαστών, για να μελετήσουν την απόδοση ενός συστήματος καταλήγουν στη χρησιμοποίηση πλήρους προσομοίωσης, καάτι που είναι εξαιρετικά πολύπλοκο και χρονοβόρο. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται ένα αναλυτικό μοντέλο που μοντελοποιεί τις επιδόσεις του επεξεργαστή με βάση το πρόγραμμα που εκτελεί και τα δομικά του χαρακτηριστικά. Το μοντέλο αυτό βασίζεται πάνω σε έναν εκτός σειράς υπερβαθμωτό επεξεργαστή. Η μοντελοποίηση βασίζεται στο γεγονός ότι ένας υπερβαθμωτός επεξεργαστής ο οποίος είναι ισορροπημένος διατηρεί σταθερή την απόδοση του εκτός αν συναντήσει ανασχετικά γεγονότα, όπως αποτυχία πρόσβασης στην κρυφή μνήμη ή λάθος στην πρόβλεψη διακλάδωσης. Τα δεδομένα του προγράμματος συλλέγονται κατά την εκτέλεση του προγράμματος με τη χρήση ενός εργαλείου παρεμβολής κώδικα σε εκτελέσιμο αρχείο, το οποίο ονομάζεται DIOTA. Παρουσιάζεται το μοντέλο σταθερής απόδοσης και μετριέται ο αντίκτυπος του κάθε ανασχετικού γεγονότος ξεχωριστά. / Microprocessor design is a complex and difficult process which day by day is getting more difficult as technology advances. Designers, in order to study the efficiency of a microprocessor tend to use full cycle simulation, which is extremely complex and time-consuming. In this thesis, an analytical model is presented, which is modelling the perfonmance of a proccessor in account with the executable and processor's functional characteristics. The model is based on an out of order superscalar processor. The modelling is based on the fact that a balanced superscalar processor is maintaining a steady performance rate, unless a disruptive miss event happens, such as a data cache miss or a branch misprediction. The data from the executable are gathered by using a binary rewriting tool, called DIOTA. The steady state model is being presented, and the impact of each miss event is measured.

Ο όγκος των δεδομένων που απαιτούνται για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας ενός συστήματος που υλοποιείται σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι πάρα πολύ μεγάλος. Αυτό συνεπάγεται ότι ο χρόνος που απαιτείται για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος μπορεί να είναι απαγορευτικά μεγάλος. Για τη μείωση του απαιτούμενου χρόνου χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές συμπίεσης των δεδομένων δοκιμής. Κάποιες από αυτές τις τεχνικές βασίζονται στην αποστολή κοινών δεδομένων δοκιμής ταυτόχρονα σε περισσότερες από μία μονάδες του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Στην εργασία αυτή υλοποιούμε μια από αυτές τις τεχνικές που βασίζεται στην ύπαρξη μονοπατιών ολίσθησης (scan paths) στις μονάδες του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Για την περαιτέρω μείωση του χρόνου που απαιτείται για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος γίνεται χρονοπρογραμματισμός της σειράς με την οποία θα ελεγχθεί η ορθή λειτουργία των διαφόρων μονάδων του ολοκληρωμένου κυκλώματος. / The volume of data that is required to test a SoC is too much big. This means that the time that is required for testing can be prohibitorily big. For the reduction of required time are used various techniques of data compaction.Some of these techniques are based on broadcasting the same value to all of the cores on a SoC.In this work we use one of these techniques that are based on the existence of scan chains in the core (broadcast scan).For further reduction of time that is required for testing a circuit we use a core testing schedule algorithm.