Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-07-03T15:03:25Z No. of bitstreams: 1 TES_TACIANO_DRECKMANN_PEREZ_COMPLETO.pdf: 1779781 bytes, checksum: 2111ccea963be0eea76bdbb7d24321d9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-03T15:03:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_TACIANO_DRECKMANN_PEREZ_COMPLETO.pdf: 1779781 bytes, checksum: 2111ccea963be0eea76bdbb7d24321d9 (MD5) Previous issue date: 2017-05-03 / Sistemas computacionais da atualidade tradicionalmente separam mem?ria e armazenamento. Linguagens de programa??o tipicamente refletem essa distin??o usando diferentes representa??es para dados em mem?ria (ex. estruturas de dados, objetos) e armazenamento (ex. arquivos, bancos de dados). A movimenta??o de dados entre esses dois n?veis e representa??es, bidirecionalmente, compromete tanto a efici?ncia do programador quanto de execu??o dos programas. Tecnologias recentes de memoria n?o-vol?til, tais como mem?ria de transi??o de fase, resistiva e magnetoresistiva, possibilitam combinar mem?ria principal e armazenamento em uma ?nica entidade de mem?ria persistente, abrindo caminho para abstra??es mais eficientes para lidar com persist?ncia de dados. Essa tese de doutorado introduz uma abordagem de projeto para o ambiente de execu??o de linguagens com ger?ncia autom?tica de mem?ria, baseado numa combina??o original de persist?ncia ortogonal, programa??o para mem?ria persistente, persist?ncia por alcance, e transa??es com atomicidade em caso de falha. Esta abordagem pode melhorar significativamente a produtividade do programador e a efici?ncia de execu??o dos programas, uma vez que estruturas de dados em mem?ria passam a ser persistentes de forma transparente, sem a necessidade de programar explicitamente o armazenamento, e removendo a necessidade de cruzar fronteiras sem?nticas. De forma a validar e demonstrar a abordagem proposta, esse trabalho tamb?m apresenta JaphaVM, a primeira M?quina Virtual Java especificamente projetada para mem?ria persistente. Resultados experimentais usando benchmarks e aplica??es reais demonstram que a JaphaVM, na maioria dos casos, executa as mesmas opera??es cerca de uma a duas ordens de magnitude mais rapidamente do que implementa??es equivalentes usando bancos de dados ou arquivos, e, ao mesmo tempo, requer significativamente menos linhas de c?digo. / Current computer systems separate main memory from storage. Programming languages typically reflect this distinction using different representations for data in memory (e.g. data structures, objects) and storage (e.g. files, databases). Moving data back and forth between these different layers and representations compromise both programming and execution efficiency. Recent nonvolatile memory technologies, such as Phase-Change Memory, Resistive RAM, and Magnetoresistive RAM make it possible to collapse main memory and storage into a single layer of persistent memory, opening the way for simpler and more efficient programming abstractions for handling persistence. This Ph.D. thesis introduces a design for the runtime environment for languages with automatic memory management, based on an original combination of orthogonal persistence, persistent memory programming, persistence by reachability, and lock-based failure-atomic transactions. Such design can significantly increase programming and execution efficiency, as in-memory data structures are transparently persistent, without the need for programmatic persistence handling, and removing the need for crossing semantic boundaries. In order to validate and demonstrate the proposed concepts, this work also presents JaphaVM, the first Java Virtual Machine specifically designed for persistent memory. In experimental results using benchmarks and real-world applications, JaphaVM in most cases executed the same operations between one and two orders of magnitude faster than database- and file-based implementations, while requiring significantly less lines of code.