Με την εξέλιξη της τεχνολογίας, ο κύριος στόχος των υπολογιστικών συστημάτων, επιτραπέζιων, εξυπηρετητών και ενσωματωμένων είναι η υψηλή απόδοση. Όμως, το σύνολο σχεδόν των εφαρμογών στις μέρες μας είναι γραμμένο σε κάποια γλώσσα υψηλού επιπέδου, με αποτέλεσμα να απαιτείται μεταγλώττιση ώστε να μεταφραστούν σε γλώσσα μηχανής και για να μπορέσουν στη συνέχεια να εκτελεστούν σε κάποιον επεξεργαστή. Η ποιότητα του κώδικα που παράγεται είναι κρίσιμος παράγοντας για την ορθή και γρήγορη εκτέλεσή του. Επομένως, η χρήση ενός μεταγλωττιστή που ικανοποιεί τις παραπάνω απαιτήσεις είναι εξαιρετικά σημαντική. Αν και η ανάπτυξη όλο και πιο αποδοτικών μεταγλωττιστών είναι γεγονός, δεν είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν από όλα τα υπολογιστικά συστήματα. Για παράδειγμα, τα ενσωματωμένα συστήματα, που αποτελούν μεγάλο κλάδο των υπολογιστικών συστημάτων και χρησιμοποιούνται σε πληθώρα θεμάτων, λόγω της απαίτησης τους για χαμηλό κόστος και χαμηλή κατανάλωση ισχύος χρησιμοποιούν υποτυπώδεις μεταγλωττιστές. Παρόλα αυτά η απαίτηση για υψηλή απόδοση παραμένει. Έτσι, έχει δοθεί ιδιαίτερη ώθηση στη μελέτη των μεταγλωττιστών και των τεχνικών βελτιστοποίησης προγραμμάτων που χρησιμοποιούν. Αυτό οδήγησε στη χρήση των τεχνικών μεταγλωττιστών από τους προγραμματιστές με στόχο την επίτευξη βελτιστοποίησης στο υψηλότερο επίπεδο, κάτι που είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τα ενσωματωμένα συστήματα όπου δεν χρησιμοποιούνται ακριβοί μεταγλωττιστές. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη και βελτιστοποίηση μιας εφαρμογής σάρωσης πίνακα με στόχο την αύξηση της ταχύτητας εκτέλεσης και τη μείωση των μετακινήσεων στη μνήμη σε διαφορετικές αρχιτεκτονικές. / As technology changes, the main goal of every computer system (PCs, servers, embedded systems) is high performance. Nowadays, the majority of applications is written in high level languages and compiling is appropriate for their execution in a processor. The quality of binary code produced by a compiler is a critical factor for its correct and fast execution. So, it is extremely significant to use compilers that fulfill the requirements above. Even though the production of compilers which produce high quality binary code is a fact, they cannot be used by every computer system. For instance, embedded systems which are a big part of computer systems and are used in a wide range of applications, use simple compilers. This is because embedded systems are of low cost and low power. Nevertheless, the requirement for high performance remains. As a result, research moved towards compilers’ structure and optimization methods that are used by them. This lead to the use of compilers’ optimization methods by programmers in order to achieve high level optimization in their codes. This is very useful for embedded systems where simple compilers are used and the quality of produced code is not the desired. The aim of this work is the optimization of an application which scans a matrix (filter image) in order to achieve better performance which contains reducing memory accesses and increasing the execution time.

Στη σημερινή εποχή, η πλειοψηφία των εφαρμογών που προορίζονται για επιτραπέζια υπολογιστικά συστήματα, ενσωματωμένα συστήματα και εξυπηρετητές, υλοποιείται χρησιμοποιώντας κάποια γλώσσα υψηλού επιπέδου. Το γεγονός αυτό αναδεικνύει την τεράστια σημασία των μεταγλωττιστών, οι οποίοι μεταφράζουν τον κώδικα υψηλού επιπέδου σε γλώσσα μηχανής. Η γνώση της τεχνολογίας των μεταγλωττιστών αποτελεί σημαντικό εφόδιο στην προσπάθεια αύξησης της απόδοσης ενός υπολογιστικού συστήματος. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η βελτιστοποίηση δύο γνωστών εφαρμογών, του μετασχηματισμού Gauss και του αλγορίθμου πολλαπλασιασμού μήτρας Toeplitz με διάνυσμα. Για τη βελτιστοποίηση χρησιμοποιήθηκε πληθώρα τεχνικών που ενσωματώνονται σε διάφορους μεταγλωττιστές, καθώς επίσης και μέθοδοι που οι τρέχοντες μεταγλωττιστές δεν μπορούν ακόμα να εφαρμόσουν. Για την αξιολόγηση των πειραματικών αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο εξομοίωσης Simplescalar και πραγματοποιήθηκε σύγκριση της εκτέλεσης των αρχικών με τις βελτιστοποιημένες εκδόσεις των εφαρμογών. Η επιτάχυνση που επετεύχθη είναι σημαντική, έως και 55%. / Nowadays, the majority of applications designed for desktop and embedded systems and servers is implemented using a high level programming language. This fact proves the huge importance of compilers, which translate high level language into machine language. The knowledge of compiler technology is a useful tool for increasing efficiency of a computer system. The purpose of this Diploma Thesis is to optimize two well-known applications, the Gauss elimination algorithm and the algorithm for multiplying a Toeplitz matrix and a vector. In order to optimize these two algorithms, a variety of techniques present in many compilers was utilized, as well as techniques that current compilers cannot yet apply. For the evaluation of our technique we used Simplescalar simulator and we compared the results between the unoptimized and the optimized versions of the algorithms. The speedup achieved was very significant, up to 55%.

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η μοντελοποίηση, ο έλεγχος και η κατασκευή ενός επίπεδου ρομποτικού φιδιού βασισμένο σε υπολογιστικώς ανεξάρτητα μέρη τα οποία επικοινωνούν μέσω ασύρματου δικτύου \eng{Wifi} μεταξύ τους, καθώς και με εξωτερικές συσκευές για σκοπούς τηλεχειρισμού. Η κατασκευή βασίζεται στα ενσωματωμένα υπολογιστικά συστήματα \eng{Overo} της εταιρίας \eng{Gumstix}. Στόχος της διπλωματικής είναι η υλοποίηση της κίνησης του πλευρικού κυματισμού του φιδιού στο επίπεδο και η μελέτη της αποδοτικότητας του καθώς και η αντιμετώπιση του προβλήματος ελέγχου του. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά στην ανάγκη της ανάπτυξης ρομπότ εμπνευσμένα απο βιολογικούς οργανισμούς, συγκεκριμένα φιδιών, τις εφαρμογές τους στον πραγματικό κόσμο, την σχετική δουλειά καθώς και την συνεισφορά της παρούσας εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάλυση της δυναμικής του επίπεδου φιδιού και επεξηγείται η σημαντική εξάρτηση από τα διάφορα μοντέλα τριβής για την κίνηση του ρομπότ στο επίπεδο. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται το πρόβλημα ελέγχου και παρουσιάζονται προτεινόμενοι ελεγκτές για την κίνηση της πλευρικής κυμάτωσης, επεκταμένοι για σύγκλισης τροχίας καθώς και τα αποτελέσματα της προσωμείωσης με βάση τους συγκεκριμένους νόμους ελέγχου. Στη συνέχεια στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα διάφορα στάδια κατασκευής του ρομπότ από τον σχεδιασμό του σκελετού, στη λογική των ανεξάρτητων μελών,τα κατασκευαστικά μέρη κάθε μέλους, μέχρι την αρχιτεκτονική του προγραμματισμού του και του χειρισμού του. Τέλος,στο πέμπτο κεφάλαιο παρατίθονται τα πειραματικά αποτελέσματα και σχολιάζεται η απόδοση της κατασκευής. / The subject of this thesis is the modelling, control and development of a planar snake-like robot based on modular links that communicate to each other via a Wifi network, as well as to other devices in order to remote control it. The links are based on the embedded computer-on-module Overo from the company Gumstix. The aim of this thesis is the implementation of the lateral undulation locomotion of snakes on a planar surface and the study of its efficiency as well as to present a control method for it. The first chapter points out the need of developing robots based on various existing biological organisms, specifically snakes ,their applications to real-world problems, the related work and the contribution of the current thesis. The second chapter contains the dynamic analysis of planar snake robots and explains the strong dependence on friction models for the movement of snakes on planar surfaces. In the third chapter, a control law is proposed to achieve lateral undulation as well as an extension of it to achieve trajectory tracking and the simulation results based on these control laws are presented. The fourth chapter contains the various stages of the development of the snake robot, from the design of its body, to the concept of modular links, to the programming architecture of them and their remote control. Finally, the fifth chapter presents the experimental results and comments on the efficiency of the developed robot.

Orientador: Rodolfo Jardim de Azevedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T08:21:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimenta_ValdineyAlves_M.pdf: 5178774 bytes, checksum: 75a2335b2db0969f79ae380d7479bff2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Contrariando as projeções para crescimento da economia mundial, o mercado de semicondutores cresce de forma acelerada, a uma taxa superior a 10% ao ano, movimentando anualmente mais de 270 bilhões de dólares. Acompanhando este crescimento, a importação de componentes eletrônicos pelo Brasil é um dos ítens que mais contribuem negativamente em sua balança comercial, deixando claro que o país não tem atuado de forma econômicamente interessante neste mercado. Um consórcio formado por 8 das principais universidades brasileiras, chamado BrazilIP, foi criado tendo como principal intuito inserir o Brasil no seleto grupo de países produtores de artefatos em semicondutores, em especial, na produção de componentes na forma de propriedade intelectual (IPs). Este grupo tem alcançado considerável sucesso ao longo dos últimos anos e é o foco da presente dissertação. O autor, que participou dos três primeiros anos de vida deste consór.cio, buscou registrar, na forma de método, as propostas, cursos, documentos e experiências ocorridas durante seu envolvimento. São também apresentados casos reais de aplicação da metodologia no desenvolvimento de um decoder de áudio MP3 e um codificador RSA. Uma das intenções deste trabalho é evitar que todo o conhecimento, adquirido e gerado pelo consórcio, se volatilize, além de permitir, através deste registro e exemplos de seu uso, que o método seja facilmente reaplicado em outras instituições de pesquisa. Somando-se a estas contribuições, didáticas e documentais, a dissertação ainda analisa vários pontos, positivos e negativos, sobre sua utilização e pioneirismo, propondo complementações e aprimoramentos / Abstract: Contrary to the projections ofthe worldwide economy's growth rate, the semiconductor market, estimated in 270 billions of dollars, grows over 10% each year. The electronic components market in Brazil has been growing at the same rate and poses a huge payout for the country in this area, leading to efforts in semiconductor training. The Brazil-IP consortium, formed by 8 of the major universities in Brazil, was created to try to insert the .country into the select group of countries that design semiconductors, focusing on intellectual property (IP) market. This group has achieved a considerable success over the past years and the systematization of its methodology is the focus of this dissertation. The contributions of this work are divided into three groups: (1) It registers the methodology in a reproducible way since the proposals, courses, documents and experiences that took place during the fist years were not put together. Since the author participated in the first three years, he is one of the recommended persons to do that. (2) It also exemplifies the methodology with real case studies, MP3 decoder and RSA, which is small enough to be used as first case exercise for new designers to be trained. (3) Finally it comments, makes suggestions and analyses the positive and negative points of the methodology as applied in the Institute of Computing, proposing enhancements and complementation / Mestrado / Sistemas de Computação / Mestre em Ciência da Computação