Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-01T19:28:54Z No. of bitstreams: 1 TIAGO BRASILEIRO ARAÚJO - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 18742851 bytes, checksum: 92b3eefe5e78ab27784255e850871df9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-01T19:28:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TIAGO BRASILEIRO ARAÚJO - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 18742851 bytes, checksum: 92b3eefe5e78ab27784255e850871df9 (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / Atualmente, o uso de grandes ontologias em diversos domínios do conhecimento está aumentando. Uma vez que estas ontologias podem apresentar sobreposição de conteúdo, a identificação de correspondências entre seus conceitos se torna necessária. Esse processo é chamado de Matching de Ontologias (MO). Um dos maiores desafios do matching de grandes ontologias é o elevado tempo de execução e o excessivo consumo de recursos de computacionais. Assim, para melhorar a eficiência, técnicas de particionamento de ontologias e paralelismo podem ser empregadas no processo de MO. Este trabalho apresenta uma abordagem para o Matching de Ontologias baseado em Particionamento e Paralelismo (MOPP) que particiona as ontologias de entrada em subontologias e executa as comparações entre conceitos em paralelo, usando o framework MapReduce como solução programável. Embora as técnicas de paralelização possam melhorar a eficiência do processo de MO, essas técnicas apresentam problemas referentes ao desbalanceamento de carga. Por essa razão, o presente trabalho propõe ainda duas técnicas para balanceamento de carga (básica e refinada) para serem aplicadas junto à abordagem MOPP, a fim de orientar a distribuição uniforme das comparações (carga de trabalho) entre os nós de uma infraestrutura computacional. O desempenho da abordagem proposta é avaliado em diferentes cenários (diferentes tamanhos de ontologias e graus de desbalanceamento de carga) utilizando uma infraestrutura computacional e ontologias reais e sintéticas. Os resultados experimentais indicam que a abordagem MOPP é escalável e capaz de reduzir o tempo de execução do processo de MO. No que diz respeito às técnicas de balanceamento de carga, os resultados obtidos mostram que a abordagem MOPP é robusta, mesmo em cenários com elevado grau de desbalanceamento de carga, com a utilização da técnica refinada de balanceamento de carga. / Currently, the use of large ontologies in various áreas of knowledge is increasing. Since, these ontologies can present contents overlap, the identification of correspondences among their concepts is necessary. This process is called Ontologies Matching (OM). One of the major challenges of the large ontologies matching is the high execution time and the computational resources consumption. Therefore, to get the efficiency better, partition and parallel techniques can be employed in the MO process. This work presents a Partition-Parallelbased Ontology Matching (PPOM) approach which partitions the input ontologies in subontologies and executes the comparisons between concepts in parallel, using the framework MapReduce as a programmable solution. Although the parallel techniques can get the MO efficiency process better, these techniques present problems concerning to the load imbalancing. For that reason, our work has proposed two techniques to the load balancing - the basic and the fine-grained one - which are supposed to be applied together with the PPOM approach, in order to orientate the uniform distribution of the comparisons (workload) between the nodes of a computing infrastructure. The performance of the proposed approach is assessed in different settings (different sizes of ontologies and degrees of load imbalancing) using a computing infrastructure and real and synthetic ontologies. The experimental results have indicated that the PPOM approach is scalable and able to reduce the OM process execution time. Referring to the load balancing techniques, the obtained results have shown that the PPOM approach is robust, even in settings with a high load imbalancing, with the fine-grained load balancing technique.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-08-30T18:21:31Z No. of bitstreams: 1 IURY GREGORY MELO FERREIRA – DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2017.pdf: 3496497 bytes, checksum: b497c83bd5c1b1ab2be30ab67272f5cd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-30T18:21:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IURY GREGORY MELO FERREIRA – DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2017.pdf: 3496497 bytes, checksum: b497c83bd5c1b1ab2be30ab67272f5cd (MD5) Previous issue date: 2017-12-18 / Em ambientes de Computação na Nuvem, principalmente os que utilizam o modelo de infraestrutura como um serviço, a característica de elasticidade no provisionamento de recursos traz consigo a necessidade de gerenciar os recursos físicos de forma apropriada para preservar a qualidade de serviço aos seus usuários, e o bom desempenho da infraestrutura. Este trabalho propõe heurísticas que são capazes de auxiliar no balanceamento de carga dos servidores em uma infraestrutura de nuvem, propondo migrações para diminuir a sobrecarga nos servidores que foram identificados como sobrecarregados,visto que, como passar do tempo há uma variação natural na quantidade de recursos em uso. Esta variação é uma consequência da remoção ou adição de aplicações, ou até mesmo de tentativas de melhoramento do desempenho das aplicações através do provisionamento vertical. Uma ferramenta foi implementada para fazer uso dos algoritmos das heurísticas e assim auxiliar nos experimentos para a validação das mesmas. As métricas utilizadas vem diretamente de servidores heterogêneos da nuvem OpenStack do Laboratório de Sistemas Distribuídos. Os resultados obtidos mostram que além da diminuição no consumo de CPU dos servidores dos quais que estavam sobrecarregados, também é possível melhorar o desempenho destes servidores em alguns casos. / In CloudComputingenvironments,especiallythoseusingtheinfrastructureasaservice model, theelasticitycharacteristicinresourceprovisioningcomeswiththeneedtomanage resources sothequalityofservicecancontinuetobeguaranteedtousersandalsoto maintain agoodperformanceoftheinfrastructure.Thisworkproposesheuristicsthat are abletoassistintheloadbalancingoftheserversinaCloudinfrastructure,proposing migrations toreducetheoverheadintheserversthatwereidentifiedasoverloaded,since with thepassageoftimethereisanaturalvariationintheamountofresourcesinuse.This variationinaconsequenceofremovaloradditionofapplicationsandevenoftheusageof verticalscalingtoimproveapplication’sperformance.Atoolwasimplementedtomake use oftheheuristicalgorithmsandthustoaidintheexperimentsandtheirvalidation,the metrics usedcomedirectlyfromheterogeneousserversoftheOpenStackCloudofthe DistributedSystemsLaboratory.TheresultsshowthatinadditiontothedecreaseinCPU consumption ofserversthatwereoverloaded,itisalsopossibletoimprovetheperformance of theseserversinsomecases.

Orientador: Prof. Dr. Márcio Katsumi Oikawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2015. / Este trabalho utiliza conceitos de Séries Históricas e Método dos Mínimos Quadrados para realização de estudo evolutivo da Doença de Alzheimer. Com estas técnicas, foram elaboradas a apresentação do panorama atual de um grupo de pacientes e, posteriormente, a previsão de resultados a partir de dados históricos obtidos do exame neuropsicológico denonimado Mini Exame do Estado Mental. Foram geradas trajetórias representadas pela unidade tempo (em anos) de cada um dos pacientes contidos na base de dados. Os resultados sugerem que a modelagem por meio de Séries Históricas e Método dos Mínimos Quadrados pode ser considerada adequada para o acompanhamento e previsão da progressão/estagnação da Doença de Alzheimer. / This study attempted of the concepts of Time Series and the Least Squares Method for accomplishment of evolutive study of Alzheimer¿s disease. With these techniques were development the presentation of the current situation of a group of patients and subsequently the prediction from historical data results of neuropsychological test called Mini Mental State Examination. For each of the patients in the database, it was generated trajectories represented by unit time (in years). The findings suggests that the modeling using Time Series associated with the Least Squares Method can be considered suitable for monitoring and prediction of the progression/stagnation of the Alzheimer¿s disease.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-22T15:02:52Z No. of bitstreams: 1 FelipeSampaioDantasDaSilva_DISSERT.pdf: 10625109 bytes, checksum: 24d454d6d2db17788d2d0322b151ea34 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-26T22:32:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FelipeSampaioDantasDaSilva_DISSERT.pdf: 10625109 bytes, checksum: 24d454d6d2db17788d2d0322b151ea34 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-26T22:32:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeSampaioDantasDaSilva_DISSERT.pdf: 10625109 bytes, checksum: 24d454d6d2db17788d2d0322b151ea34 (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / A populariza??o das redes sem fio e a crescente prolifera??o de dispositivos m?veis requerem o desenvolvimento de mecanismos de controle de mobilidade que suportem as diferentes demandas de tr?fego sob caracter?sticas de rede diversas. Um grande obst?culo no desenvolvimento deste tipo de tecnologia ? a complexidade envolvida no gerenciamento de todas as informa??es de mobilidade, principalmente quando se considera um grande n?mero de dispositivos. Al?m disso ? preciso lidar com toda a sobrecarga de sinaliza??o necess?ria para controlar estes procedimentos na rede de maneira eficiente. V?rias iniciativas propostas pela comunidade cient?fica tratam deste assunto de maneira ineficiente, apresentando solu??es que dependam da atua??o expl?cita do objeto m?vel (Moving Object - MO), respons?vel por acionar o processo de mobilidade, geralmente guiada exclusivamente por aspectos f?sicos, tais como RSS (Received Signal Strength) dos pontos de acesso (Point of Attachment - PoA) candidatos. Diante disso, este trabalho tem como objetivo conceber, avaliar e validar uma infraestrutura de comunica??o para o gerenciamento de mobilidade em sistemas WiNeMo (Wireless Networking for Moving Objects), fazendo uso da flexibilidade provida pelo paradigma das Redes Definidas por Software (Software Defined Networking - SDN), onde as fun??es de rede, incluindo o gerenciamento de mobilidade e qualidade de servi?o (Quality of Service - QoS), podem ser facilmente estendidas, tais como o software no plano de controle, sem sobrecarga computacional, e atualiza??es nos dispositivos de rede. Como principais contribui??es, destacam-se: (i) predi??o e controle de mobilidade infraestruturado; (ii) sele??o de melhor ponto de acesso e aprovisionamento de recursos com base nos requisitos de QoS das aplica??es dos objetos m?veis; (iii) balanceamento de carga por mobilidade, em casos de exaust?o de recursos no ponto de acesso pretendido; e (iv) setup de handover com base no IEEE 802.21. / The spread of wireless networks and growing proliferation of mobile devices require the development of mobility control mechanisms to support the different demands of traffic in different network conditions. A major obstacle to developing this kind of technology is the complexity involved in handling all the information about the large number of Moving Objects (MO), as well as the entire signaling overhead required to manage these procedures in the network. Despite several initiatives have been proposed by the scientific community to address this issue they have not proved to be effective since they depend on the particular request of the MO that is responsible for triggering the mobility process. Moreover, they are often only guided by wireless medium statistics, such as Received Signal Strength Indicator (RSSI) of the candidate Point of Attachment (PoA). Thus, this work seeks to develop, evaluate and validate a sophisticated communication infrastructure for Wireless Networking for Moving Objects (WiNeMO) systems by making use of the flexibility provided by the Software-Defined Networking (SDN) paradigm, where network functions are easily and efficiently deployed by integrating OpenFlow and IEEE 802.21 standards. For purposes of benchmarking, the analysis was conducted in the control and data planes aspects, which demonstrate that the proposal significantly outperforms typical IPbased SDN and QoS-enabled capabilities, by allowing the network to handle the multimedia traffic with optimal Quality of Service (QoS) transport and acceptable Quality of Experience (QoE) over time.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-28T11:35:35Z No. of bitstreams: 1 leonardochinelatecosta.pdf: 971542 bytes, checksum: f5371f63a0629a94b6f8569205597bb5 (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: Corrigir openflow conforme consta no resumo OpenFlow on 2016-07-28T12:15:24Z (GMT) / Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-28T12:23:04Z No. of bitstreams: 1 leonardochinelatecosta.pdf: 971542 bytes, checksum: f5371f63a0629a94b6f8569205597bb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-28T12:26:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leonardochinelatecosta.pdf: 971542 bytes, checksum: f5371f63a0629a94b6f8569205597bb5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:26:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leonardochinelatecosta.pdf: 971542 bytes, checksum: f5371f63a0629a94b6f8569205597bb5 (MD5) Previous issue date: 2016-06-10 / O paradigmade Redes Definidas por Software (SDN) vem mudando a forma como gerenciar e operar redes de computadores através da sua principal ideia, a separação dos planos de dados e de controle. O protocolo OpenFlow implementa este conceito e,devido às vantagens de menor custo de operação e maior facilidade de adaptação a projetos de comutadores já existentes, é encontrado hoje em diversos equipamentos de rede comercializados por muitas empresas. Com o uso do paradigma SDN e do protocolo OpenFlow, a inovação e a evolução da rede são facilitadas. Dessa forma, muitos serviços típicos de rede podem ser repensados, de forma a torná-los mais flexíveis. Um desses serviços é o balanceamento de carga. Neste trabalho é realizado um estudo sobre a viabilidade de se implementar um balanceador de carga OpenFlow em uma rede SDN real, considerando as restrições existentes nos equipamentos OpenFlow comerciais atuais. Para isso, foi proposto um modelo de balanceamento de carga em SDN que leva em consideração diferentes perfis de carga mais realistas e que é baseado na utilização de diferentes políticas para a realização do balanceamento. Contudo, antes de reproduzir esse cenário em um ambiente real, foi realizada uma avaliação de desempenho de alguns planos de dados OpenFlow a fim de se verificar se as implementações OpenFlow atuais são capazes de suportar o balanceamento de carga ou outros serviços e uma rede de produção. Foi avaliada a qualidade de diferentes implementações OpenFlow de hardware switches comerciais e de implementações open source de software switches, através de métricas de desempenho em operações típicas de um switch OpenFlow. Os resultados mostram que as implementações OpenFlow dos hardware switches avaliados ainda não atingiram um nível de maturidade suficiente para serem utilizadas em larga escala. Apesar de desempenhos similares entre os modos OpenFlow e legacy na maioria dos casos, as implementações OpenFlow em hardware apresentaram problemas como implementações incompletas do padrão, baixo número de regras suportadas, funcionamento instável para tabelas de fluxo cheias e problemas no processamento de múltiplos comandos. / Software Defined Networks paradigm (SDN) is changing the way how we manage and operate computer networks by its main idea, the decoupling of data and control planes. OpenFlow protocol implements this concept and, due to the advantages of lower operating expenditures and greater ease of adaptation to existing switches projects, it is found today in various network equipment sold by many companies. Using SDN paradigm and OpenFlow protocol, network innovation and evolution are facilitated. Thus, many typical network services can be rethought in order to make them more flexible. An example of such services is load balancing. This work is a study about the feasibility of implementing an OpenFlow load balancer in a real SDN network, considering the restrictions in current commercial OpenFlow equipment. For this, we propose a SDN load balancing which considersdifferentmorerealisticworkloadprofilesandisbasedonusingdifferentpoliciesfor performing the balancing. However, before reproducing this scenario in a real environment, a performance evaluation of some OpenFlow data planes was conducted in order to verify that the current OpenFlow implementations are able to support load balancing or other services in production networks. The quality of different commercial OpenFlow hardware switch implementations and open source software switch implementations was evaluated, using performance metrics in typical operations of an OpenFlow switch. The results show that OpenFlow implementations of the evaluated hardware switches have not yet reached a sufficient level of maturity to be used on a large scale. Despite similar performances between OpenFlow and legacy modes in most cases, OpenFlow hardware implementations have presented problems such as standard incomplete implementations, low number of supported rules, unstable operation for full flow tables and problems in processing multiple commands

[pt] Ferramentas BLAST são normalmente utilizadas para efetuar comparações entre sequências de DNA, RNA e proteínas. No entanto, face ao crescimento exponencial das bases biológicas, existe uma preocupação quanto ao desempenho do BLAST, mesmo considerando os equipamentos de grande capacidade computacional hoje existente. Considerando tal fato, algumas ferramentas capazes de executar o BLAST em ambientes distribuídos, tais como clusters e grids, vêm sendo desenvolvidas de modo a acelerar consideravelmente a sua execução. No entanto, até o presente momento, não foi constatado, na literatura existente, nenhum estudo com o objetivo de comprar o desempenho entre essas ferramentas. A avaliação de desempenho dessas ferramentas é normalmente efetuada de forma isolada, considerando apenas o tempo de execução (elapsed time), em situações diversas, como, por exemplo, variando o número de nós em que a ferramenta BLAST é executada.. Almejando uma investigação mais detalhada, principalmente no que diz respeito a avaliação de desempenho do BLAST em ambientes distribuídos, a presente dissertação tem como um dos seus objetivos efetuar um estudo detalhado sobre como comparar o desempenho do BLAST em um ambiente distribuído, considerando para tal, a avaliação de três ferramentas BLAST, dentre elas balaBLAST, desenvolvida no Laborátorio de Bioinformática da PUC-RIO. O segundo objetivo é verificar a eficácia do balanceamento de carga efetuada pela ferramenta balaBLAST. / [en] BLAST tools are typically used to make comparisons between sequences of DNA, RNA and proteins. However, given the exponential growth of the biological databases, there is concern about the performance of BLAST, even considering the equipment of large computing power that exists today. Considering this fact, some tools to run BLAST in distributed environments such as clusters and grids, have been developed to greatly accelerate its performance. However, until now, has not been found in existing literature, no study in order to compare the performance between these tools. The performance evaluation of these tools is usually done in isolation, considering only the execution time (elapsed time) in different situations, for example, varying the number of nodes in the tool BLAST runs. Craving a more detailed investigation, especially with regard to performance evalution of BLAST in distributed environments, this dissertation has as one of your goals make a detailed study to compare the performance of BLAST in a distributed enviroment, considering for such the evaluation of three tools BLAST, among them the balaBLAST developed in the Bioinformatics Laboratory of PUC-Rio. The second objective is to verify the effectiveness of load balancing performed by the tool balaBLAST.

[pt] Os sistemas de comunicações móveis atuais vêm enfrentando novos desafios, marcados pelo aumento do uso de novos dispositivos e pela mudança nos padrões de consumo de banda causada pelas aplicações emergentes. É por isso que a indústria de comunicações e a comunidade acadêmica vêm trabalhando tanto nas dificuldades apresentadas nas redes móveis atuais quanto nos desafios técnicos para o desenvolvimento dos esperados sistemas de quinta geração (5G). O grande aumento dos elementos da rede de acesso rádio e a implementação de cenários heterogêneos (macro e pico eNBs, Relay Nodes, etc.) são duas das principais abordagens utilizadas para melhorar a capacidade da rede. No entanto, esse acréscimo de elementos ou, densificação, traz consigo um aumento nos custos e na complexidade nas tarefas de operação e gerenciamento do sistema, já que os novos elementos de rede precisam ser adaptados, configurados e gerenciados continuamente para garantir e aumentar a eficiência da rede, melhorando a qualidade nos serviços oferecidos aos usuários. Este trabalho de pesquisa propõe a inclusão de mecanismos cognitivos, incluindo técnicas de adaptação, nas arquiteturas das redes de acesso móvel. O trabalho propõe igualmente novos mecanismos de auto-organização (Self Organizing Networks, SON) para o balanceamento de carga, empregando modelos dinâmicos capazes de tomar decisões inteligentes e aprender a partir de experiências para atingir os objetivos de desempenho desejados. / [en] Today s mobile communications systems are facing new challenges, triggered by the increased use of new devices and the growth of bandwidth hungry applications. This is why over the last years, the telecommunication industry and academic communities have been focused on research and development of technologies for the upcoming 5th generation mobile systems (5G). Among the potential candidates, network densification has attracted growing attention as a key mechanism to fulfill the objective proposed in 5G, by increasing the number of radio-base stations (on the coverage area) and introducing an additional layer of low-power access nodes (e.g., Femto, picocells, relay nodes). However, this approach has also posed new challenges in network configuration, management, and optimization tasks to ensure and increase the mobile network efficiency. This research proposes the inclusion of cognitive mechanisms and adaptive techniques in the architectures of mobile radio access networks. This work also proposes new self-organizing (SON) functions for load balancing, enhanced with capabilities of learning from previous experiences to achieve future desired performance goals.

Submitted by Fabricia Fialho Reginato (fabriciar) on 2015-07-08T01:19:32Z No. of bitstreams: 1 VladimirGuerreiro.pdf: 5547701 bytes, checksum: b807e1f8091b49a5ee1e0b36e2ae4286 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-08T01:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VladimirGuerreiro.pdf: 5547701 bytes, checksum: b807e1f8091b49a5ee1e0b36e2ae4286 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nenhuma / Em ambientes paralelos, uma das alternativas para tratar o dinamismo, tanto em nível de infraestrutura quanto de aplicação é o uso de migração, principalmente em aplicações que executam em fases utilizando BSP (Bulk Synchronous Parallel). Neste contexto, o modelo de reescalonamento MigBSP foi desenvolvido para tratar da realocação de processos em aplica- ções paralelas. Assim como o modelo BSP, ele considera as três fases de execução de uma superetapa: (i) computação local, (ii) comunicação global e (iii) uma barreira de sincroniza- ção; coletando dados localmente durante a computação para efetuar o cálculo do Potencial de Migração (PM) do processo. Com o PM e parâmetros adicionais fornecidos no inicio da execução da aplicação, o MigBSP tem condições de escolher processos candidatos a migração em uma aplicação paralela executando em um ambiente distribuído. Entretanto, as duas heurísticas possíveis de serem utilizadas hoje, dependem de informações fornecidas pelo usuário e/ou podem não selecionar uma quantidade eficiente de processos no momento do reescalonamento, podendo ser necessário várias chamadas para balancear o ambiente. Desta forma, esta disserta- ção apresenta duas novas heurísticas, MigCube e MigHull. Elas utilizam o MigBSP e efetuam a seleção automática de processos candidatos à migração sem a interferência do programador. As informações fornecidas pelo MigBSP são utilizadas nas heurísticas, a combinação das três métricas mensurados, posicionadas em um plano tridimensional, define cada processo como um ponto no espaço que possui as coordenadas x, y e z, onde cada eixo representa uma mé- trica para tomada de decisão. A heurística MigCube monta um cubo a partir das médias das distâncias entre os pontos, utilizando o processo com o maior PM como centro do cubo. A heurística MigHull segue a definição da Envoltória Convexa, tentando envolver todos os pontos, porém utilizando duas adaptações que se fazem necessárias para a aplicação neste trabalho. O MigBSP foi desenvolvido no simulador SimGrid, e este segue sendo utilizado para a criação das duas heurísticas apresentadas nesta dissertação. Nos testes realizados neste simulador, foi possível verificar um ganho de até 45% no tempo de execução da aplicação utilizando a heurística MigHull, e até 42% utilizando a MigCube, quando comparado a aplicação sem o modelo de migração. Porém, em simulações com um maior número de processos, este ganho tende a cair, já que um dos maiores problemas do BSP e aplicações que executam em grades é o tempo de sincronização de tarefas, ou seja, quanto mais processos, maior a necessidade de sincronização, e mesmo o balanceamento dos processos acaba tendo um resultado prejudicado. / In a parallel environment, one of the alternatives to address the dynamism, both at the infrastructure and application levels, is the use of migration, mostly with applications that execute in steps using BSP (Bulk Synchronous Parallel). In this context, the rescheduling model MigBSP was developed to deal with processes reallocation in parallel applications. As BSP model, MigBSP uses the three steps of a superstep: (i) computation, (ii) communication and (iii) a synchronization barrier; collecting local data during the computation step, to compute the processes’ Potential of Migration (PM). With the PM and additional parameters provided in the beginning of the application’s execution, MigBSP have conditions to choose the processes candidate to migrate in a parallel application running in a distributed system. However, the two heuristics possible to be used today depend of information provided by the user and/or may not select the proper quantity of processes in the rescheduling moment, being necessary many executions to balance the environment. This way, this dissertation present two new heuristics, MigCube and MigHull. They make use of MigBSP, and automatically will choose the processes to migrate without user interference. The information provided by MigBSP are used in the heuristics, the combination of the three measured metrics, positioned in a three-dimensional space, defines each process as a point in space and has the coordinates x, y e z, where each axis represents a metric for decision making. The MigCube heuristic build a cube from the average of the distances between points, using the process with the highest PM as the center of the cube. The MigHull follows the definition of a Convex Hull, trying to involve all points, but using two adaptations that are necessary to implement this work. The MigBSP was developed using SimGrid simulator, and it keeps being used to creation of the two heuristics presented in this dissertation. In the conducted tests in this simulator, was possible to achieve a gain of until 45% on application execution time using MigHull, and until 42% using MigCube, when compared with the application without the migration model. However, simulations with a bigger number of processes, this gain tends to fall, since one of the bigger problems of BSP and applications that run in grid is the time of tasks synchronization, that is, as more processes, more need of synchronization, and even the processes balancing ends up having an impaired outcome.

Submitted by Nara Lays Domingues Viana Oliveira (naradv) on 2015-07-15T14:37:25Z No. of bitstreams: 1 ROBERTO.pdf: 6262020 bytes, checksum: 76c7611d1d91674b302b17af7b02b0e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-15T14:37:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROBERTO.pdf: 6262020 bytes, checksum: 76c7611d1d91674b302b17af7b02b0e4 (MD5) Previous issue date: 2014 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A migração de processos é uma técnica utilizada no remapeamento de um processo para um processador mais rápido ou para aproximá-lo de outros processos com os quais se comunica frequentemente. Esta dissertação descreve o MigBSP++, um modelo de reescalonamento de processos que utiliza a técnica de migração para realizar o balanceamento de carga em sistemas paralelos. Direcionado às aplicações do tipo Bulk-Synchronous Parallel (BSP), o modelo apresentado redistribui os processos com o intuito de reduzir o tempo de cada super-passo. De modo similar ao MigBSP, o MigBSP++ combina múltiplas métricas a fim de decidir as migrações necessárias para que o sistema entre em equilíbrio sem a intervenção do usuário. As métricas utilizadas são: computação, comunicação e sobrecusto de migração. Através de sua função de decisão, chamada Potencial de Migração (PM), essas métricas são utilizadas para eleger os processos mais propícios a trazer o equilíbrio ao sistema. O MigBSP++ responde as questões necessárias para a política de migração de processos: quando realizar a migração de processos; quais processos são candidatos à migração e; para onde migrar os processos selecionados. Como contribuição científica, o MigBSP++ introduz as soluções para duas questões que estão em aberto no MigBSP: (a) a detecção de desbalanceamento de carga quando há mais processos do que processadores e; (b) a definição de quantos processos irão migrar de fato. Para a questão (a), propõe-se alteração do modo de detecção de desbalanceamento utilizada, observando o tempo total de computação de cada processador. Para a questão (b) é apresentado um algoritmo chamado de Algoritmo de Predição BSP (APBSP). Os dados de entrada do APBSP são os processos eleitos pela técnica de PM e a saída é uma lista de processos que irão, de fato, migrar proporcionando a redução do tempo do próximo super-passo. Para demonstrar os resultados da aplicação deste modelo, foram desenvolvidas duas aplicações BSP com o auxílio da biblioteca Adaptive Message Passing Interface (AMPI). Essa ferramenta oferece um arcabouço uniforme que, através da migração de processos, permite o balanceamento de carga de forma transparente ao usuário. Foram desenvolvidas as estratégias de balanceamento de carga, baseadas no MigBSP e no MigBSP++, para a realização da comparação entre elas e com as estratégias já existentes no sistema. Os resultados apontam que, nos casos onde a granularidade da tarefa é maior, os ganhos em tempo de execução são mais evidentes, podendo ser de até 46% em relação à aplicação sem balanceamento e de até 37% em relação às estratégias nativas do AMPI. Esses números sugerem que o modelo MigBSP++ tem aplicação prática e pode produzir resultados satisfatórios. / Process migration is a technique used in the remapping of a process to a faster processor or in the approaching from the processes which already have some communication among themselves. This essay describes the MigBSP++, a rescheduling process model that uses the technique of migration to perform load balancing in parallel systems. Directed to the BulkSynchronous Parallel (BSP) applications, the model redistributes the processes with the purpose of reducing the time of each super-step. Similar to MigBSP way, MigBSP++ combines multiple metrics to decide which migrations should be chosen in order to balance the entire system without the user intervention. The metrics used by the model are: computing, communication and extra costs of migration. Through its decision function, called Potential Migration (PM), these metrics are used to choose the most appropriate processes that will balance the system. MigBSP++ answers the questions about the policy process migration issues: when to perform the migration process, which processes are candidates for migration and where to migrate the selected processes. As scientific contribution, MigBSP++ introduces the solutions to two issues that were missing at MigBSP: (a) the detection of imbalance load when there are more processes than processors, and (b) the definition of how many processes will migrate indeed. On the question (a), a change of the mode of detection of imbalance is proposed, noting the total computation time for each processor. On the second question (b) an algorithm called the Prediction Algorithm BSP (PABSP) is presented. The input data of PABSP are elected process by the PM technique and the output is a list of processes that will, indeed, migrate providing a time reduction of the next super-step. To demonstrate the results of applying this model, two BSP applications have been developed with the assistance of Adaptive Message Passing Interface (AMPI) library. This tool provides a uniform framework that, through the migration process, allows a transparent load balancing to the user. Based on MigBSP and MigBSP++, load balancing strategies have been developed for the performance and comparison among new strategies and among the ones which were already in the system.The results indicate that, in cases where the granularity of the task, the gains in runtime are more evident, reaching up to 46% compared to the application without balancing, and 37% when compared to native strategies AMPI. These numbers suggest that the model MigBSP++ has practical application and can produce satisfactory results.

The Electrical Functional Stimulation (EFS) allows the direct connection between man and machine through electrical signals. The last years growth in EFS is possible because of the new technological resources that make it feasible. Restoring someone s vision or hearing, even parcially, is one among several contribution that EFS may contribute to human s well-being. However the interface between the electrical circuits and the tissue is sensitive to several factors. Among several effects that may damage the tissue and electrode in EFS we can find those caused by the electrical stimuli, this may harm the application. This work presents contributions regarding electrical circuits topologies for safety stimuli in EFS. It is essential to ensure proper electrical charge balance and a small residual voltage on the tissue-electrode interface. For each of these problems one proposal is presented, both share circuit blocks. The blocks to control intensity and polarity of stimuli are designed to avoid the integration of high voltage devices. The current mode stimuli is generated using an ultra-low power charge redistribution Digital to Analog Converter (DAC) for stimulus intensity definition. This DAC architecture even simplifies the feedback mechanism that is obtained directly from measurement circuit. The technic that uses only low voltage devices to measure electrodes current is presented, it is suitable to implement the charge balance control in an integrated circuit. This measurement technique is insensitive to capacitors mismatch and to the current measurement absolute ratio. That control is possible through the a simplified feedback path that joins the controller and the measurement in an efficient way acting directly in the DAC. The proposed residual voltage control technique requires only passive elements to be added to the circuit, that suggest a lower power consumption. The charge redistribution DAC keeps residual voltage information stored, in order to compensate it in next stimulation cycles. The stimulation cycle polarity is explored, alternated cathodic and anodic-first cycles are used in order to reduce the charge imbalance and residual voltage. Both proposals are presented and validated with electrical simulation, known metrics are used and the performance is equivalent to state-of-art in literature. / A estimulação elétrica funcional(EFS) faz a interface direta entre o homem e a máquina, por meio de sinais elétricos. A viabilidade advinda de novas tecnologias justifica o seu crescimento nos últimos anos. Restaurar a visão ou a audição, mesmo que parcialmente, são duas das inúmeras contribuições que pode proporcionar para o bem estar do ser humano. No entanto, a interface entre o circuito elétrico e o tecido é sensível a diversos fatores. Entre os diversos fenômenos que podem ocasionar danos ao tecido e ao eletrodo na interface de EFS estão os causados pelo estímulo elétrico usado, e isso pode inviabilizar a aplicação. Neste sentido, este trabalho apresenta contribuições relacionadas à topologia de circuitos para segurança na geração do estímulo em EFS. O correto balanceamento de carga elétrica e a diminuição da tensão residual, na interface entre o tecido e o eletrodo, são indispensáveis. Uma técnica é propostas para a solução de cada um desses problemas, ambas compartilham blocos de circuito comuns. O controle da intensidade e da polaridade de estimulação são concebidos para evitar a necessidade de dispositivos de alta tensão. A geração de estímulos em modo corrente utiliza um Conversor Digital para Analógico (DAC) do tipo redistribuição de carga de ultra baixo consumo de energia para o controle da intensidade dos pulsos. Esse conversor ainda simplifica a realimentação, que é derivada diretamente do circuito de medição. Como solução para viabilizar a implementação em circuito integrado de controle do desbalanço de carga, uma técnica de medição usando somente dispositivos de baixa tensão é apresentada. Essa técnica é tolerante ao descasamento entre capacitores utilizados e à variação no ganho do circuito de medição de corrente. O controle é possível por meio de um laço de realimentação simplificado, que une medição e controle de forma eficiente e atua direto no DAC. A técnica proposta para controle da tensão residual nos eletrodos requer somente adição de elementos passivos ao circuito, sugerindo a redução do consumo de energia. O DAC tipo redistribuição de carga é usado para armazenar a informação da tensão residual e a compensação no ciclo seguinte. A fase dos ciclos de estimulaçãotambém é explorada, ciclos com fases alternadas são usados visando redução no desbalanço de carga e tensão residual. As duas propostas são apresentadas e validadas por meio da simulação elétrica, métricas conhecidas são utilizadas e o desempenho observado é equivalente ao estado da arte.