Resource management is a critical part in high-performance computing software. While management of processing resources to increase performance is the most critical, efficient management of memory resources plays an important role in solving large problems. This thesis research seeks to create an effective dynamic memory management scheme for a declarative data-parallel programming system. In such systems, some sort of automatic resource management is a requirement. Using the Loci framework, this thesis research focuses on exploring such opportunities. We believe there exists an automatic memory management scheme for such declarative data-parallel systems that provides good compromise between memory utilization and performance. In addition to basic memory management, this thesis research also seeks to develop methods that take advantages of the cache memory subsystem and explore balances between memory utilization and parallel communication costs in such declarative data-parallel frameworks.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2017-08-31T18:01:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese-tmp - Entrega Biblioteca.pdf: 5443368 bytes, checksum: 91e38ed8db35fc81cfcacf861c54bc96 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-31T18:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese-tmp - Entrega Biblioteca.pdf: 5443368 bytes, checksum: 91e38ed8db35fc81cfcacf861c54bc96 (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / As linguagens declarativas normalmente atuam no desenvolvimento de aplicações multimídia, pois suas características permitem suportar adequadamente a natureza assíncrona e descritiva dessas aplicações. Neste cenário, a robustez surge como um fator determinante para a qualidade dessas aplicações, dada a vasta quantidade de plataformas e dispositivos usuais, que, ocasionalmente, apresentam problemas de execução. Neste contexto, as especificações dessas linguagens são de grande importância para o processo de desenvolvimento, pois além de direcionar a codificação, definindo as restrições léxicas, sintáticas e semânticas, também formalizam como os conteúdos devem ser executados pelos interpretadores. Este trabalho tem por objetivo investigar a viabilidade de se aplicar análises estruturais e comportamentais orientadas a conformidade para o desenvolvimento de aplicações multimídia, a fim de eliminar a dependência de interpretadores para atestar sua corretude. Para tal, a linguagem NCL foi utilizada como alvo do estudo, devido à sua representatividade para o problema. / Declarative languages are typically used in the development of multimedia applications, as its features allow to properly support the asynchronous and descriptive nature of these applications. In such a scenario, robustness appears as a determining factor in the quality of these applications, given the vast amount of platforms and devices that occasionally have implementation problems. In this context, specifications of these languages are of great importance to the development process, as they impose lexical, syntactic and semantic restrictions, and also formalize how content must be interpreted. This work aims at investigating the feasibility of applying structural and behavioral analysis oriented to compliance to the development of multimedia applications in order to eliminate dependence on interpreters to prove its correctness. To this end, NCL was used as a target of study due to its problem representativeness.

Writing declarative models of software designs and analyzing them to detect defects is an effective methodology for developing more dependable software systems. However, writing such models correctly can be challenging for practitioners who may not be proficient in declarative programming, and their models themselves may be buggy. We introduce the foundations of a novel test automation framework, AUnit, which we envision for testing declarative models written in Alloy -- a first-order, relational language that is supported by its SAT-based analyzer. We take inspiration from the success of the family of xUnit frameworks that are used widely in practice for test automation, albeit for imperative or object-oriented programs. The key novelty of our work is to define a basis for unit testing for Alloy, specifically, to define the concepts of test case and test coverage as well as coverage criteria for declarative models. We reduce the problems of declarative test execution and coverage computation to partial evaluation without requiring SAT solving. Our vision is to blend how developers write unit tests in commonly used programming languages with how Alloy users formulate their models in Alloy, thereby facilitating the development and testing of Alloy models for both new Alloy users as well as experts. We illustrate our ideas using a small but complex Alloy model. While we focus on Alloy, our ideas generalize to other declarative languages (such as Z, B, ASM). / text

<p>Secure Access For Everyone (SAFE), is an integrated system for managing trust</p><p>using a logic-based declarative language. Logical trust systems authorize each</p><p>request by constructing a proof from a context---a set of authenticated logic</p><p>statements representing credentials and policies issued by various principals</p><p>in a networked system. A key barrier to practical use of logical trust systems</p><p>is the problem of managing proof contexts: identifying, validating, and</p><p>assembling the credentials and policies that are relevant to each trust</p><p>decision. </p><p>SAFE addresses this challenge by (i) proposing a distributed authenticated data</p><p>repository for storing the credentials and policies; (ii) introducing a</p><p>programmable credential discovery and assembly layer that generates the</p><p>appropriate tailored context for a given request. The authenticated data</p><p>repository is built upon a scalable key-value store with its contents named by</p><p>secure identifiers and certified by the issuing principal. The SAFE language</p><p>provides scripting primitives to generate and organize logic sets representing</p><p>credentials and policies, materialize the logic sets as certificates, and link</p><p>them to reflect delegation patterns in the application. The authorizer fetches</p><p>the logic sets on demand, then validates and caches them locally for further</p><p>use. Upon each request, the authorizer constructs the tailored proof context</p><p>and provides it to the SAFE inference for certified validation.</p><p>Delegation-driven credential linking with certified data distribution provides</p><p>flexible and dynamic policy control enabling security and trust infrastructure</p><p>to be agile, while addressing the perennial problems related to today's</p><p>certificate infrastructure: automated credential discovery, scalable</p><p>revocation, and issuing credentials without relying on centralized authority.</p><p>We envision SAFE as a new foundation for building secure network systems. We</p><p>used SAFE to build secure services based on case studies drawn from practice:</p><p>(i) a secure name service resolver similar to DNS that resolves a name across</p><p>multi-domain federated systems; (ii) a secure proxy shim to delegate access</p><p>control decisions in a key-value store; (iii) an authorization module for a</p><p>networked infrastructure-as-a-service system with a federated trust structure</p><p>(NSF GENI initiative); and (iv) a secure cooperative data analytics service</p><p>that adheres to individual secrecy constraints while disclosing the data. We</p><p>present empirical evaluation based on these case studies and demonstrate that</p><p>SAFE supports a wide range of applications with low overhead.</p> / Dissertation

Este trabalho propõe uma nova abordagem para o desenvolvimento de sistemas embarcados, através da combinação da abstração e propriedades de verificação de modelos da linguagem declarativa Alloy com a ampla aceitação de Java na indústria. A abordagem surge no contexto de que a automação de software no domínio embarcado tornou-se extremamente necessária, uma vez que atualmente a maior parte do tempo de desenvolvimento é gasta no projeto de software de produtos tão restritos em termos de recursos. As ferramentas de automação de software embarcado devem atender a demanda por produtividade e manutenibilidade, mas respeitar restrições naturais deste tipo de sistema, tais como espaço de memória, potência e desempenho. As ferramentas de automação de projeto lidam com produtividade e manutenibilidade ao permitir especificações de alto nível, tarefa difícil de atender no domínio embarcado devido ao comportamento misto de muitas aplicações embarcadas. Abordagens que promovem meios para verificação formal também são atrativas, embora geralmente sejam difíceis de usar, e por este motivo não são de grande auxílio na tarefa de reduzir o tempo de chegada ao mercado do produto. Através do uso de Alloy, baseada em lógica de primeira-ordem, é possível obter especificações em altonível e verificação formal de modelos com uma única linguagem. Este trabalho apresenta a poderosa abstração proporcionada pela linguagem Alloy em aplicações embarcadas, assim como regras para obter automaticamente código Java a partir de modelos Alloy. A geração de código Java a partir de modelos Alloy, combinada a uma ferramenta de estimativa, provê exploração de espaço de projeto, atendendo assim as fortes restrições do projeto de software embarcado, o que normalmente não é contemplado pela engenharia de software tradicional. / This work proposes a new approach for embedded software development, by combining the abstraction and model verification properties of the Alloy declarative language with the broad acceptance in industry of Java. The approach comes into play since software automation in the embedded domain has become a major need, as currently most of the development time is spent designing software for such hardconstrained resources products. Design automation tools for embedded systems must meet the demand for productivity and maintainability, but constraints such as memory, power and performance must still be considered. Design automation tools deal with productivity and maintainability by allowing high-level specifications, which is hard to accomplish on the embedded domain due to the mixed behavior nature of many embedded applications. Approaches that provide means for formal verification are also attractive, but their usage is usually not straightforward, and for this reason they are not that helpful in dealing with time-tomarket constraints. By using Alloy, based in first-order logic, it is possible to obtain high-level specifications and formal model verification with a single language. This work shows the powerful abstraction provided by the Alloy language for embedded applications, as well as rules for obtaining automatically Java code from Alloy models. The Java source code generation from Alloy models, combined with an estimation tool, provides design space exploration to match tight embedded software design constraints, what is usually not taken into account by standard software engineering techniques.

[pt] Este trabalho está inserido no contexto de ambientes de autoria e execução hipermídia, sendo as linguagens declarativas para autoria de documentos o seu foco principal. Partindo de um estudo sobre linguagens de descrição de arquitetura (ADL), utilizadas para especificar arquiteturas de sistemas de software, esta tese identificou facilidades presentes em ADLs que poderiam ser aplicadas ao domínio hipermídia, com vantagens. Tendo como objetivo aumentar a expressividade e o reuso na especificação de relações em linguagens de autoria hipermídia, este trabalho introduziu o conceito de conector hipermídia, que tem função semelhante a dos conectores em ADLs, ou seja, a de representar relações entre componentes de um documento. Além de conectores, este trabalho também introduziu o conceito de template de composição hipermídia, que tem função semelhante a dos estilos arquiteturais em ADLs, ou seja, a de representar estruturas genéricas de nós e elos que podem ser reutilizadas em vários documentos distintos. Para realizar a validação dos conceitos apresentados, a versão 2.0 da linguagem de autoria hipermídia NCL - Nested Context Language, baseada no modelo conceitual NCM - Nested Context Model, foi desenvolvida e integrada ao sistema hipermídia HyperProp, incorporando as novas facilidades. A linguagem NCL 2.0 foi desenvolvida utilizando uma estrutura modular, seguindo os princípios adotados pelo W3C. Sendo assim, seus módulos para especificação de conectores e templates de composição, chamados XConnector e XTemplate respectivamente, podem ser incorporados a outras linguagens existentes, como por exemplo, XLink, XHTML e SMIL, usadas para autoria de documentos na Web. Esta tese também propõe extensões a essas linguagens, exemplificadas pela incorporação das facilidades de XConnector e XTemplate ao padrão XLink. / [en] This work is related to hypermedia authoring and execution environments, and its main focus is declarative document authoring. Starting from studies about architectural description languages (ADL), which are used for specifying software system architectures, this thesis identified facilities found in ADLs that could be applied to the hypermedia domain, with advantages. Aiming at improving the expressiveness and reuse in the specification of relations in hypermedia authoring languages, this work introduced the concept of hypermedia connector, which has a role similar to ADL connectors, that is, representing relations among components of a document. Besides connectors, this work also introduced the concept of hypermedia composite template, which has a role similar to architectural styles in ADLs, that is, representing generic structures of nodes and links that can be reused in several distinct documents. As a validation of the proposed concepts, the 2.0 version of the NCL - Nested Context Language - hypermedia authoring language, based on the NCM - Nested Context Model - conceptual model, was developed and integrated to the HyperProp hypermedia system, incorporating the new facilities. The NCL 2.0 language was developed using a modular structure, following the principles adopted by the W3C - World-Wide Web Consortium. Thus, its modules for the specification of connectors and templates, respectively called XConnector and XTemplate, can be incorporated to other existent languages, such as XLink, XHTML and SMIL, used for web document authoring. This thesis also proposes extensions to these languages, exemplified by the incorporation of XConnector and XTemplate facilities into the XLink standard.

Este trabalho propõe uma nova abordagem para o desenvolvimento de sistemas embarcados, através da combinação da abstração e propriedades de verificação de modelos da linguagem declarativa Alloy com a ampla aceitação de Java na indústria. A abordagem surge no contexto de que a automação de software no domínio embarcado tornou-se extremamente necessária, uma vez que atualmente a maior parte do tempo de desenvolvimento é gasta no projeto de software de produtos tão restritos em termos de recursos. As ferramentas de automação de software embarcado devem atender a demanda por produtividade e manutenibilidade, mas respeitar restrições naturais deste tipo de sistema, tais como espaço de memória, potência e desempenho. As ferramentas de automação de projeto lidam com produtividade e manutenibilidade ao permitir especificações de alto nível, tarefa difícil de atender no domínio embarcado devido ao comportamento misto de muitas aplicações embarcadas. Abordagens que promovem meios para verificação formal também são atrativas, embora geralmente sejam difíceis de usar, e por este motivo não são de grande auxílio na tarefa de reduzir o tempo de chegada ao mercado do produto. Através do uso de Alloy, baseada em lógica de primeira-ordem, é possível obter especificações em altonível e verificação formal de modelos com uma única linguagem. Este trabalho apresenta a poderosa abstração proporcionada pela linguagem Alloy em aplicações embarcadas, assim como regras para obter automaticamente código Java a partir de modelos Alloy. A geração de código Java a partir de modelos Alloy, combinada a uma ferramenta de estimativa, provê exploração de espaço de projeto, atendendo assim as fortes restrições do projeto de software embarcado, o que normalmente não é contemplado pela engenharia de software tradicional. / This work proposes a new approach for embedded software development, by combining the abstraction and model verification properties of the Alloy declarative language with the broad acceptance in industry of Java. The approach comes into play since software automation in the embedded domain has become a major need, as currently most of the development time is spent designing software for such hardconstrained resources products. Design automation tools for embedded systems must meet the demand for productivity and maintainability, but constraints such as memory, power and performance must still be considered. Design automation tools deal with productivity and maintainability by allowing high-level specifications, which is hard to accomplish on the embedded domain due to the mixed behavior nature of many embedded applications. Approaches that provide means for formal verification are also attractive, but their usage is usually not straightforward, and for this reason they are not that helpful in dealing with time-tomarket constraints. By using Alloy, based in first-order logic, it is possible to obtain high-level specifications and formal model verification with a single language. This work shows the powerful abstraction provided by the Alloy language for embedded applications, as well as rules for obtaining automatically Java code from Alloy models. The Java source code generation from Alloy models, combined with an estimation tool, provides design space exploration to match tight embedded software design constraints, what is usually not taken into account by standard software engineering techniques.

Este trabalho propõe uma nova abordagem para o desenvolvimento de sistemas embarcados, através da combinação da abstração e propriedades de verificação de modelos da linguagem declarativa Alloy com a ampla aceitação de Java na indústria. A abordagem surge no contexto de que a automação de software no domínio embarcado tornou-se extremamente necessária, uma vez que atualmente a maior parte do tempo de desenvolvimento é gasta no projeto de software de produtos tão restritos em termos de recursos. As ferramentas de automação de software embarcado devem atender a demanda por produtividade e manutenibilidade, mas respeitar restrições naturais deste tipo de sistema, tais como espaço de memória, potência e desempenho. As ferramentas de automação de projeto lidam com produtividade e manutenibilidade ao permitir especificações de alto nível, tarefa difícil de atender no domínio embarcado devido ao comportamento misto de muitas aplicações embarcadas. Abordagens que promovem meios para verificação formal também são atrativas, embora geralmente sejam difíceis de usar, e por este motivo não são de grande auxílio na tarefa de reduzir o tempo de chegada ao mercado do produto. Através do uso de Alloy, baseada em lógica de primeira-ordem, é possível obter especificações em altonível e verificação formal de modelos com uma única linguagem. Este trabalho apresenta a poderosa abstração proporcionada pela linguagem Alloy em aplicações embarcadas, assim como regras para obter automaticamente código Java a partir de modelos Alloy. A geração de código Java a partir de modelos Alloy, combinada a uma ferramenta de estimativa, provê exploração de espaço de projeto, atendendo assim as fortes restrições do projeto de software embarcado, o que normalmente não é contemplado pela engenharia de software tradicional. / This work proposes a new approach for embedded software development, by combining the abstraction and model verification properties of the Alloy declarative language with the broad acceptance in industry of Java. The approach comes into play since software automation in the embedded domain has become a major need, as currently most of the development time is spent designing software for such hardconstrained resources products. Design automation tools for embedded systems must meet the demand for productivity and maintainability, but constraints such as memory, power and performance must still be considered. Design automation tools deal with productivity and maintainability by allowing high-level specifications, which is hard to accomplish on the embedded domain due to the mixed behavior nature of many embedded applications. Approaches that provide means for formal verification are also attractive, but their usage is usually not straightforward, and for this reason they are not that helpful in dealing with time-tomarket constraints. By using Alloy, based in first-order logic, it is possible to obtain high-level specifications and formal model verification with a single language. This work shows the powerful abstraction provided by the Alloy language for embedded applications, as well as rules for obtaining automatically Java code from Alloy models. The Java source code generation from Alloy models, combined with an estimation tool, provides design space exploration to match tight embedded software design constraints, what is usually not taken into account by standard software engineering techniques.

[pt] Este trabalho está inserido no contexto de ambientes de autoria e execução hipermídia, sendo as linguagens declarativas para autoria de documentos o seu foco principal. Tendo-se como objetivo aumentar a expressividade e o reuso na especificação de documentos hipermídia, este trabalho introduz as linguagens XSMIL e NCL - Nested Context Language - versão 2.1. Utilizando- se o conceito de templates, X-SMIL permite a definição de novas semânticas para composições SMIL, além dos tradicionais elementos seq, par e excl. Templates, em X-SMIL, são especificados em um perfil de XTemplate, que estende a idéia original da linguagem XTemplate de NCL. Com base nas novas facilidades para definição de templates, esse perfil foi usado para especificar a linguagem NCL 2.1. X-SMIL também permite a especificação de conectores hipermídia, tratando relações hipermídia como entidades de primeira classe - funcionalidade incorporada em XSMIL pelo uso do módulo XConnector de NCL. Outro objetivo deste trabalho é o de apresentar um framework para o processamento de documentos XML. Utilizando-se esse framework, diversos compiladores foram implementados, o que possibilitou, entre outras funcionalidades, a conversão de documentos NCL em especificações SMIL ou X-SMIL e vice-versa. / [en] This work is related to hypermedia authoring and execution environments, and its main focus is declarative document authoring. Aiming at improving the expressiveness and reuse in the specification of hypermedia documents, this work introduces the hypermedia authoring languages X-SMIL and NCL - Nested Context Language - version 2.1. Exploiting the concept of templates, X-SMIL allows the definition of new semantics for SMIL compositions, besides its usual seq, par and excl elements. X-SMIL templates are specified using an XTemplate profile, which extends the original idea of the NCL XTemplate language. Bringing new facilities for template definitions, this new profile is used to further improve the NCL language. X-SMIL also offers support for handling hypermedia relations as first-class entities, through the use of hypermedia connectors - brought to X-SMIL via the NCL XConnector module. Another important goal of this work is to present a framework to facilitate the development of XML documents parsing and processing tools. Based on this framework, several compilers were implemented, permitting, among other features, the conversion of NCL documents into SMIL or X-SMIL specifications and vice- versa.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5369.pdf: 9612866 bytes, checksum: 5042244a0ce446b39888368498a1bff3 (MD5) Previous issue date: 2013-05-08 / Financiadora de Estudos e Projetos / The evolution of ubiquitous computing, techniques for handling continuous media and composition, representation and presentation of multimedia objects, among other areas of information technology and communication, enable the exploration and study of interesting results that can be achieved with the incorporation of these technologies in different areas of knowledge and application. The areas of Electronic Learning (EE) and Massive Online Open Courses (MOOC) were chosen to perform this kind of study and exploration. Besides providing a rich environment for research in education, the work required applied research in ubiquitous computing, human-computer interaction and multimedia systems. The work also included the development and improvement of prototypes, particularly presentation machines and capture & access systems for human activities. As a byproduct, it presents an intrumentalized classroom which can perform the ubiquitous capture of multimodal educational presentation for further generation of an equivalent multimedia learning object. These learning objects can be accessed via Learning Management System (LMS) on the Web in an asynchronous way or in synchronous sessions with professors/tutors/students. The multimedia learning objects may be used in MOOCs and as support for classroom learning. Moreover, the log of users interactions with the objects can provide clues for improvement in the educational presentation. / A evolução da computação ubíqua, das técnicas de manipulação de mídia contínua e da composição, representação e apresentação de objetos multimídia, entre outras áreas das tecnologias da informação e comunicação, viabilizam a exploração e o estudo de resultados interessantes que podem ser alcançados com a incorporação dessas tecnologias em diferentes áreas de conhecimento e de aplicação. Escolheu-se as áreas de Electronic Learning (EE) e Massive Online Open Courses (MOOC) para se realizar esse tipo de estudo e exploração. Além de propiciar um rico ambiente para pesquisas em educação, o trabalho requereu a elaboração de pesquisa aplicada em computação ubíqua, interação humano-computador e sistemas multimídia. O trabalho também envolveu o desenvolvimento e aperfeiçoamento de protótipos, particularmente de máquinas de apresentação e sistemas para captura & acesso de atividades humanas. Como subproduto, é apresentada uma sala de aula instrumentada capaz de realizar a captura ubíqua de apresentações educacionais multimodais para posteriormente transformá-las em objetos de aprendizagem multimídia. Esses objetos de aprendizagem podem ser acessados pela Web, via Learning Management System (LMS), tanto de forma assíncrona como em sessões síncronas entre professores/tutores/alunos. Os objetos de aprendizagem multimídia podem ser utilizados em qualquer contexto educacional (como MOOCs e no apóio ao ensino presencial). Além disso, pode-se utilizar o log das interações dos usuários com os objetos para encontrar possíveis alvos de melhoria nas apresentações educacionais.