Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000439447-Texto+Completo-0.pdf: 12654350 bytes, checksum: 6b1e68a168b4468adf4d1eba9517ad21 (MD5) Previous issue date: 2012 / This work proposes a Domain-Specific Language for Parallel Patterns Oriented Parallel Programming (LED-PPOPP). Its main purpose is to provide a way to decrease the amount of effort necessary to develop parallel programs, offering a way to guide developers through patterns which are implemented by the language interface. The idea is to exploit this approach avoiding large performance losses in the applications. Patterns are specialized solutions, previously studied, and used to solve a frequent problem. Thus, parallel patterns offer a higher abstraction level to organize the algorithms in the exploitation of parallelism. They also can be easily learned by inexperienced programmers and software engineers. This work carried out a case study based on the Master/Slave pattern, focusing on the parallelization of algorithms for multi-core architectures. The implementation was validated through experiments to evaluate the programming effort to write code in LED-PPOPP and the performance achieved by the parallel code automatically generated. The obtained results let us conclude that a significant reduction in the parallel programming effort occurred in comparison to the Pthreads library utilization. Additionally, the final performance of the parallelized algorithms confirms that the parallelization with LED-PPOPP does not bring on significant losses related to parallelization using OpenMP in most of the all experiments carried out. / Este trabalho propôs uma Linguagem Específica de Domínio de Programação Paralela Orientada a Padrões Paralelos (LED-PPOPP). O principal objetivo é reduzir o esforço e induzir o programador a desenvolver algoritmos paralelos guiando-se através de padrões que são implementados pela interface da linguagem, evitando que ocorram grandes perdas de desempenho nas aplicações. Anteriormente estudados, os padrões são soluções especializadas e utilizadas para resolver um problema frequente. Assim, padrões paralelos são descritos em um alto nível de abstração para organizar os algoritmos na exploração do paralelismo, podendo ser facilmente interpretados por programadores inexperientes e engenheiros de software. Como ponto de partida, este trabalho realizou um estudo de caso baseandose no padrão Mestre/Escravo, focando na paralelização de algoritmos para arquiteturas multi-core. Através de experimentos para medição de esforço e desempenho, a implementação de estudo de caso foi avaliada obtendo bons resultados. Os resultados obtidos mostram que houve uma redução no esforço de programação paralela em relação a utilização da biblioteca Pthreads. Já com relação ao desempenho final das aplicações paralelizadas, foi possível comprovar que a paralelização com LED-PPOPP não acarreta perdas significativas com relação a paralelizações com OpenMP na quase totalidade das aplicações testadas.

A Transformada Distância é uma importante ferramenta para o processamento de imagens digitais. A partir dela podemos calcular a dimensão fractal e obter o esqueleto de um objeto. Estas operações são muito importantes na análise de formas e no reconhecimento de padrões. Porém poucas são as implementações em hardware específico para este processamento. Neste trabalho apresentamos a implementação de arquiteturas paralelas para a determinação da Transformada Distância e para a geração de esqueletos baseados no algoritmo de Dilatação Exata e Propagação de Rótulos. Propomos também uma implementação do algoritmo utilizando a biblioteca MPI para o processamento paralelo. / Distance Transform is an important tool for digital imaging processing. Using the Distance Transform it is possible to evaluate the fractal dimension and skeletons of objects. Fractal dimension and skeletons are very important in shape analysis and pattern recognition operations, few are the hardware implementation for these operations. In this work we present a parallel implementation based on the exact dilation and label propagation for the evaluation of the Distance Transform and skeletons generation. We also propose an algorithm implementation using the MPI library for parallel processing.

A Transformada Distância é uma importante ferramenta para o processamento de imagens digitais. A partir dela podemos calcular a dimensão fractal e obter o esqueleto de um objeto. Estas operações são muito importantes na análise de formas e no reconhecimento de padrões. Porém poucas são as implementações em hardware específico para este processamento. Neste trabalho apresentamos a implementação de arquiteturas paralelas para a determinação da Transformada Distância e para a geração de esqueletos baseados no algoritmo de Dilatação Exata e Propagação de Rótulos. Propomos também uma implementação do algoritmo utilizando a biblioteca MPI para o processamento paralelo. / Distance Transform is an important tool for digital imaging processing. Using the Distance Transform it is possible to evaluate the fractal dimension and skeletons of objects. Fractal dimension and skeletons are very important in shape analysis and pattern recognition operations, few are the hardware implementation for these operations. In this work we present a parallel implementation based on the exact dilation and label propagation for the evaluation of the Distance Transform and skeletons generation. We also propose an algorithm implementation using the MPI library for parallel processing.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 439447.pdf: 12654350 bytes, checksum: 6b1e68a168b4468adf4d1eba9517ad21 (MD5) Previous issue date: 2012-03-19 / This work proposes a Domain-Specific Language for Parallel Patterns Oriented Parallel Programming (LED-PPOPP). Its main purpose is to provide a way to decrease the amount of effort necessary to develop parallel programs, offering a way to guide developers through patterns which are implemented by the language interface. The idea is to exploit this approach avoiding large performance losses in the applications. Patterns are specialized solutions, previously studied, and used to solve a frequent problem. Thus, parallel patterns offer a higher abstraction level to organize the algorithms in the exploitation of parallelism. They also can be easily learned by inexperienced programmers and software engineers. This work carried out a case study based on the Master/Slave pattern, focusing on the parallelization of algorithms for multi-core architectures. The implementation was validated through experiments to evaluate the programming effort to write code in LED-PPOPP and the performance achieved by the parallel code automatically generated. The obtained results let us conclude that a significant reduction in the parallel programming effort occurred in comparison to the Pthreads library utilization. Additionally, the final performance of the parallelized algorithms confirms that the parallelization with LED-PPOPP does not bring on significant losses related to parallelization using OpenMP in most of the all experiments carried out. / Este trabalho prop?s uma Linguagem Espec?fica de Dom?nio de Programa??o Paralela Orientada a Padr?es Paralelos (LED-PPOPP). O principal objetivo ? reduzir o esfor?o e induzir o programador a desenvolver algoritmos paralelos guiando-se atrav?s de padr?es que s?o implementados pela interface da linguagem, evitando que ocorram grandes perdas de desempenho nas aplica??es. Anteriormente estudados, os padr?es s?o solu??es especializadas e utilizadas para resolver um problema frequente. Assim, padr?es paralelos s?o descritos em um alto n?vel de abstra??o para organizar os algoritmos na explora??o do paralelismo, podendo ser facilmente interpretados por programadores inexperientes e engenheiros de software. Como ponto de partida, este trabalho realizou um estudo de caso baseandose no padr?o Mestre/Escravo, focando na paraleliza??o de algoritmos para arquiteturas multi-core. Atrav?s de experimentos para medi??o de esfor?o e desempenho, a implementa??o de estudo de caso foi avaliada obtendo bons resultados. Os resultados obtidos mostram que houve uma redu??o no esfor?o de programa??o paralela em rela??o a utiliza??o da biblioteca Pthreads. J? com rela??o ao desempenho final das aplica??es paralelizadas, foi poss?vel comprovar que a paraleliza??o com LED-PPOPP n?o acarreta perdas significativas com rela??o a paraleliza??es com OpenMP na quase totalidade das aplica??es testadas.

Submitted by Marcio Filho (marcio.kleber@ufba.br) on 2017-06-02T13:48:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Eder Santana Freire - Revisão Final.pdf: 2884218 bytes, checksum: 8fe133e4eb9b646336edaa01f6baba6a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-08T11:16:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Eder Santana Freire - Revisão Final.pdf: 2884218 bytes, checksum: 8fe133e4eb9b646336edaa01f6baba6a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T11:16:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Eder Santana Freire - Revisão Final.pdf: 2884218 bytes, checksum: 8fe133e4eb9b646336edaa01f6baba6a (MD5) / O projeto de hardware especializado para detecção de intrusão em redes de computadores tem sido objeto de intensa pesquisa ao longo da última década, devido ao seu desempenho consideravelmente maior, comparado às implementações em software. Nesse contexto, um dos fatores limitantes é a quantidade finita de recursos de memória embarcada, em contraste com o crescente número de padrões de ameaças a serem analisados. Este trabalho propõe uma arquitetura baseada no algoritmo de Huffman para codificação, armazenamento e decodificação paralela de tais padrões, a fim de reduzir o consumo de memória embarcada em projetos de hardware destinado à detecção de intrusão em redes. Experimentos foram realizados através de simulação e síntese em FPGA de conjuntos de regras atuais do sistema de detecção de intrusão Snort, e os resultados indicaram uma economia de até 73% dos recursos de memória embarcada do chip. Adicionalmente, a utilização de uma estrutura paralelizada apresentou ganhos de desempenho significantes durante o processo de decodificação das regras.

Este trabalho trata do estudo de robôs de arquitetura paralela, focando na modelagem e otimização dos mesmos. Não foi construído nenhum tipo de protótipo físico, contudo os modelos virtuais poderão, no futuro, habilitar tal façanha. Após uma busca por uma aplicação que se beneficie do uso de um robô de arquitetura paralela, fez-se uma pesquisa por arquiteturas viáveis já existentes ou relatadas na literatura. Escolheu-se a mais apta e prosseguiu-se com os estudos e modelagem cinemática e dinâmica, dando uma maior ênfase na cinemática e dinâmica inversa, esta última utilizando a formulação de Newton - Euler. Foi construído um simulador virtual em ambiente MATLAB 6.5, dotado de várias capacidades como interpolação linear e circular, avanço e uso de múltiplos eixos coordenados. Seu propósito principal é o de demonstrar a funcionalidade e eficácia dos métodos utilizados. Depois foi incorporado ao simulador um algoritmo de cálculo do volume de trabalho da máquina que utiliza alguns dados do usuário para calcular o volume, que pode ser aquele atrelado a uma postura em particular ou o volume de trabalho de orientação total. Algoritmos para medir o desempenho da máquina quanto à uniformidade e utilização da força dos atuadores foram construídos e também incorporados ao simulador, que consegue mostrar o elipsóide de forças ao longo de quaisquer movimentos executados pela plataforma móvel. Quanto à otimização, parte do ferramental previamente construído foi utilizado para que se pudesse chegar a um modelo de uma máquina que respeitasse restrições mínimas quanto ao tamanho e forma de seu volume de trabalho, mas ainda mantendo o melhor desempenho possível dentro deste volume. / This work is about the study of parallel architecture robots, focusing in modeling and optimization. No physical prototypes were built, although the virtual models can help those willing to do so. After searching for an application that could benefit from the use of a parallel robot, another search was made, this time for the right architecture type. After selecting the architecture, the next step was the kinematics and dynamics analysis. The dynamics model is developed using the Newton ? Euler method. A virtual simulator was also developed in MATLAB 6.5 environment. The simulator?s main purpose was to demonstrate that the methods applied were correct and efficient, so it has several features such as linear and circular interpolations, capacity to use multiple coordinate systems and others. After finishing the simulator, an algorithm to calculate the machine workspace was added. The algorithm receives as input some desired requirements regarding the manipulator pose and then calculates the workspace, taking into consideration imposed constraints. Lastly, algorithms capable to measure the manipulator?s performance regarding to its actuator and end-effector force relationship were also incorporated into the simulator that calculates the machine?s force ellipsoid during any movement, for each desired workspace point. For the optimization procedures, some previously developed tools were used, so that the resulting model was capable to respect some workspace constraints regarding size and shape, but also maintaining the best performance possible inside this volume.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5593.pdf: 13078959 bytes, checksum: 1cc88a226e87c0a4ca26af32176acea5 (MD5) Previous issue date: 2013-08-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / The requirements imposed by the new applications presents great challenges to the computation. There is not a perfect computer architecture, capable to attend to all the requirements. The parallel and hybrid computer arrangement rise as a solution to this scenario i.e., the CPU-Coprocessor pair arrangement can form a specialized computerized instrument for a special application task. This doctoral thesis proposes a parallel and hybrid computational platform denoted CoP-WS, that uses the interoperability technology known as Web Services. As coprocessor it is used the graphic processing unit, known as the GPU, functioning recently as parallel thread level processing of general use applications. The platform test of feasibility was inspired in radio astronomy, and it has been implemented two applications: a complex correlator of signals provided by a radio interferometric arrangement, and a flare recognition system with a solar radio interferometer image. Both processings can be inserted in the context of pipeline execution, using sufficient configuration of CPU-GPU pairs, having on one side the interferometric arrangement antenna signal input and in the other side the result of the solar flare recognition. The obtained results of the both applications show the feasibility of the CoP-WS platform, for greater volume of data being processed in quasi real time. In the case of the correlator the average processing time in each integration period was around 160 ms, and in the case of the solar flare recognition, 48 ms for each solar disk image. / Os requisitos impostos pelas novas aplicações, sejam estas científicas, ou não, apresentam grandes desafios à computação. Não existe uma arquitetura de computadores "perfeita" que seja capaz de atender a todos estes requisitos. A configuração de arranjos paralelos e híbridos de computadores se apresenta como uma solução para este cenário, ou seja, a configuração de arranjos de pares CPU-Coprocessador, pode ser especializada para o processamento de uma aplicação distintas. Este trabalho de doutorado propõe uma plataforma computacional paralela e híbrida distribuída denominada CoP-WS, que utiliza a tecnologia de interoperabilidade conhecida como Web Services. Como coprocessador é utilizada a unidade de processamento gráfico conhecida como GPU, cuja função tem sido de processamento paralelo ao nível de threads, para aplicações gerais nos últimos tempos. A prova de viabilidade da plataforma implementada foi inspirada na radioastronomia, tendo sido implementados dois aplicativos: um correlacionador complexo de sinais provindos dos arranjos interferométricos e um sistema para o reconhecimento de explosões solares, numa imagem de radiointerferometria solar. Ambos os processamentos podem ser inseridos num contexto de execução em pipeline, usando uma configuração suficiente de pares CPU-GPU, tendo de um lado a entrada dos sinais das antenas do arranjo interferométrico e do outro lado o resultado do processamento de reconhecimento de explosões solares. Em ambas aplicações os resultados foram satisfatórios sendo que no caso do correlacionador o tempo médio de processamento de cada ciclo de integração foi de aproximadamente 160 ms, e para a aplicação de reconhecimento de explosões solares, de 48 ms por imagem de disco solar.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IvoAON_DISSERT.pdf: 3534559 bytes, checksum: 4a686a0bd15089c1b9710cf531e7beda (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / Universidade Federal do Rio Grande do Norte / The objective of the dissertation was the realization of kinematic modeling of a robotic wheelchair using virtual chains, allowing the wheelchair modeling as a set of robotic manipulator arms forming a cooperative parallel kinematic chain. This document presents the development of a robotic wheelchair to transport people with special needs who overcomes obstacles like a street curb and barriers to accessibility in streets and avenues, including the study of assistive technology, parallel architecture, kinematics modeling, construction and assembly of the prototype robot with the completion of a checklist of problems and barriers to accessibility in several pathways, based on rules, ordinances and existing laws. As a result, simulations were performed on the chair in various states of operation to accomplish the task of going up and down stair with different measures, making the proportional control based on kinematics. To verify the simulated results we developed a prototype robotic wheelchair. This project was developed to provide a better quality of life for people with disabilities / O objetivo da disserta??o foi a realiza??o da modelagem cinem?tica de uma cadeira de rodas rob?tica usando cadeias virtuais, que permitiu modelar a cadeira como um conjunto de bra?os manipuladores cooperativos formando uma cadeia cinem?tica paralela. Foi desenvolvida uma cadeira de rodas rob?tica para transporte de portador de necessidades especiais que supera obst?culos como desn?veis e barreiras existentes ? acessibilidade em ruas e avenidas, incluindo o estudo sobre tecnologia assistiva, arquitetura paralela, modelagem cinem?tica, constru??o e montagem do prot?tipo do rob? com a realiza??o de uma lista de verifica??o de problemas e barreiras ? acessibilidade em diversos percursos, tomando como base normas, decretos e leis existentes. Como resultado, foram realizadas simula??es da cadeira em v?rios estados de opera??o para realizar a tarefa de subir e descer desn?veis com diferentes alturas, realizando o controle proporcional baseado na cinem?tica. Para comprovar os resultados simulados foi desenvolvido um prot?tipo do rob?. Este projeto foi desenvolvido visando proporcionar uma melhor qualidade de vida ?s pessoas portadoras de necessidades especiais

Este trabalho trata do estudo de robôs de arquitetura paralela, focando na modelagem e otimização dos mesmos. Não foi construído nenhum tipo de protótipo físico, contudo os modelos virtuais poderão, no futuro, habilitar tal façanha. Após uma busca por uma aplicação que se beneficie do uso de um robô de arquitetura paralela, fez-se uma pesquisa por arquiteturas viáveis já existentes ou relatadas na literatura. Escolheu-se a mais apta e prosseguiu-se com os estudos e modelagem cinemática e dinâmica, dando uma maior ênfase na cinemática e dinâmica inversa, esta última utilizando a formulação de Newton - Euler. Foi construído um simulador virtual em ambiente MATLAB 6.5, dotado de várias capacidades como interpolação linear e circular, avanço e uso de múltiplos eixos coordenados. Seu propósito principal é o de demonstrar a funcionalidade e eficácia dos métodos utilizados. Depois foi incorporado ao simulador um algoritmo de cálculo do volume de trabalho da máquina que utiliza alguns dados do usuário para calcular o volume, que pode ser aquele atrelado a uma postura em particular ou o volume de trabalho de orientação total. Algoritmos para medir o desempenho da máquina quanto à uniformidade e utilização da força dos atuadores foram construídos e também incorporados ao simulador, que consegue mostrar o elipsóide de forças ao longo de quaisquer movimentos executados pela plataforma móvel. Quanto à otimização, parte do ferramental previamente construído foi utilizado para que se pudesse chegar a um modelo de uma máquina que respeitasse restrições mínimas quanto ao tamanho e forma de seu volume de trabalho, mas ainda mantendo o melhor desempenho possível dentro deste volume. / This work is about the study of parallel architecture robots, focusing in modeling and optimization. No physical prototypes were built, although the virtual models can help those willing to do so. After searching for an application that could benefit from the use of a parallel robot, another search was made, this time for the right architecture type. After selecting the architecture, the next step was the kinematics and dynamics analysis. The dynamics model is developed using the Newton ? Euler method. A virtual simulator was also developed in MATLAB 6.5 environment. The simulator?s main purpose was to demonstrate that the methods applied were correct and efficient, so it has several features such as linear and circular interpolations, capacity to use multiple coordinate systems and others. After finishing the simulator, an algorithm to calculate the machine workspace was added. The algorithm receives as input some desired requirements regarding the manipulator pose and then calculates the workspace, taking into consideration imposed constraints. Lastly, algorithms capable to measure the manipulator?s performance regarding to its actuator and end-effector force relationship were also incorporated into the simulator that calculates the machine?s force ellipsoid during any movement, for each desired workspace point. For the optimization procedures, some previously developed tools were used, so that the resulting model was capable to respect some workspace constraints regarding size and shape, but also maintaining the best performance possible inside this volume.