Orientador: Renata Spolon Lobato / Banca: Rodrigo Guido / Banca: Henrique Dezani / Resumo: A demanda computacional dos últimos anos fez um novo paradigma computacional tornar-se extremamente necessário para suprir a demanda por recursos. A computação em nuvem tem sido muito usada e é realidade em todos setores que demandam uso computacional aliado com segurança e com facilidade de gerenciamento. Data Centers gigantescos foram criados para atender uma demanda cada vez maior. Processamento, memória e armazenamento são entregues a clientes finais que não tem a preocupação com energia, resfriamento, hardware, software, licenças e gerenciamento, pagando apenas pelo que realmente necessita. Considerando que o usuário solicita recursos para executar uma determinada tarefa, faz-se necessária a criação de mecanismos eficientes de alocação de recursos e métricas de cobrança justas. Neste trabalho é feita uma revisão de conceitos de computação em nuvem, virtualização e escalonamento de recursos. São analisados alguns algoritmos de escalonamento. Utiliza o algoritmo particle swarm como base para escalonar máquinas virtuais na classe de infraestrutura como serviço(IaaS). Busca o ambiente que atenda a necessidade de recursos solicitados e o QoS (qualidade de serviço) contratado. Por fim é implementado o algoritmo particle swarm para fazer análise da melhor configuração de parâmetros para atender a demanda de alocação de máquina virtual em computação em nuvem. É considerado para o cálculo a quantidade de CPU, memória e disco. Os resultados mostraram que o algoritmo é eficiente... / Abstract: The computational demand of the last years has made a new computational paradigm become extremely necessary to supply the demand for resources. Cloud computing has been widely used and is a reality in all sectors that demand computational use allied with security and with ease of management. Gigantic data centers were created to meet ever-increasing demand. Processing, memory, and storage are delivered to end customers who do not have the energy, cooling, hardware, software, licensing, and management concerns, paying only for what they really need. Considering that the user requests resources to perform a certain task, it is necessary to create efficient mechanisms of allocation of resources and fair collection metrics. In this work a review of concepts of cloud computing, virtualization and scheduling of resources is made. Some scaling and collection algorithms are analyzed. It uses the particle swarm algorithm as the basis for staging virtual machines in the infrastructure class as a service (IaaS). It seeks the environment that meets the need for requested resources and contracted QoS. Finally, the particle swarm algorithm is implemented to make analysis of the best parameter configuration to meet the demand for virtual machine allocation in cloud computing. The amount of CPU, memory and disk is considered for calculation. The results showed that the algorithm is efficient to be used to stagger virtual machines in cloud computing / Mestre

O ensino de computação envolve muitos assuntos que formam a base para uma aprendizagem eficaz. A falta de recursos apropriados torna difícil a apresentação de tais assuntos de forma clara, devido à dinâmica e à complexidade dos mesmos. O ensino de assuntos referentes ao conteúdo de hierarquia de memória e memória virtual é desafiador, porque ambos consideram diferentes aspectos estruturais, funcionais e de desempenho. Muitas abordagens vêm sendo estudadas para tornar o ensino desses assuntos mais atrativo. Uma dessas abordagens considera o desenvolvimento e aplicação de Recursos Educacionais Abertos (REA). Os REA têm sido aplicados com sucesso para ajudar o ensino e a aprendizagem de assuntos desafiadores. Mesmo com conhecimento da possibilidade do uso de REA, muito conteúdos ainda são desprovidos desses recursos. Tendo isso em mente, este trabalho apresenta a transformação do simulador Amnesia em um REA para facilitar o ensino e o aprendizado de memória virtual, simulando aspectos estruturais, funcionais e de desempenho. O foco deste trabalho é melhorar o ensino de Memória Virtual com o auxílio do REA Amnesia. Foram desenvolvidos materiais didáticos para auxiliar os professores e alunos com planos de aula, tutorial de utilização e texto com conteúdo teórico, os quais são disponibilizados juntamente com o REA Amnesia. Para verificar a melhora no ensino e aprendizado foram realizados três experimentos com alunos de graduação e pós-graduação, aplicando avaliações quantitativas e qualitativas. Os experimentos seguiram uma base experimental similar, mas cada experimento teve sua particularidade na aplicação e na análise dos resultados. Os experimentos realizados mostram uma considerável evolução no aprendizado do assunto memória virtual. No primeiro experimento foi possível observar uma melhora 28,8% na quantidade de acertos. No segundo experimento foi possível comparar resultados de alunos que utilizaram o REA Amnesia com alunos que não tiveram nenhuma aula entre as avaliações. Os resultados do terceiro experimento mostram melhorias de até 180% na quantidade de acertos com a utilização do REA Amnesia, para alunos com dificuldades (demonstradas em suas notas), onde o uso do Amnesia se mostrou mais importante. / The teaching of computer science involves many subjects that form the basis for an effective learning. The lack of adequate educational resources makes difficult to present such subjects clearly, due to the dynamics and complexity of them. The teaching of subjects related to the content of memory hierarchy and virtual memory are challenging, because both present distinct aspects, such as: structural, functional and performance. Many approaches have been studied to make the teaching of these aspects more attractive. One of these approaches considers the development and application of Open Educational Resources (OER). OER have been successfully applied to help the teaching and learning of challenging issues. Even knowing the possibility of using OER, many contents do not use such resources. This work presents the transformation of the Amnesia simulator in an OER to make easier the teaching and learning of the virtual memory subject, simulating structural, functional and performance aspects. The focus of this work is to improve the Virtual Memory teaching with the help of the OER Amnesia. We developed teaching materials to help teachers and students with class plans, tutorial of utilization and text with theoretical content, which are available along with the OER Amnesia. In order to verify the improvement in teaching and learning were conducted three experiments with undergraduate and graduate students, applying quantitative and qualitative evaluations. The experiments followed a similar experimental basis, but each experiment had its particularity in the application and analysis of results. The experiments show a considerable progress in the subject virtual memory learning among the students. In the first experiment, it was possible to observe a 28.8% of improvement in the quantity of hits by students. In the second experiment it was possible to compare results of students who used the OER Amnesia with students who had no class between the two tests applied. The results of the third experiment show improvements of up to 180% in the amount of hits, when using Amnesia, for those students with difficulties (demonstrated in their notes), where the use of Amnesia was more significant.

O ensino de computação envolve muitos assuntos que formam a base para uma aprendizagem eficaz. A falta de recursos apropriados torna difícil a apresentação de tais assuntos de forma clara, devido à dinâmica e à complexidade dos mesmos. O ensino de assuntos referentes ao conteúdo de hierarquia de memória e memória virtual é desafiador, porque ambos consideram diferentes aspectos estruturais, funcionais e de desempenho. Muitas abordagens vêm sendo estudadas para tornar o ensino desses assuntos mais atrativo. Uma dessas abordagens considera o desenvolvimento e aplicação de Recursos Educacionais Abertos (REA). Os REA têm sido aplicados com sucesso para ajudar o ensino e a aprendizagem de assuntos desafiadores. Mesmo com conhecimento da possibilidade do uso de REA, muito conteúdos ainda são desprovidos desses recursos. Tendo isso em mente, este trabalho apresenta a transformação do simulador Amnesia em um REA para facilitar o ensino e o aprendizado de memória virtual, simulando aspectos estruturais, funcionais e de desempenho. O foco deste trabalho é melhorar o ensino de Memória Virtual com o auxílio do REA Amnesia. Foram desenvolvidos materiais didáticos para auxiliar os professores e alunos com planos de aula, tutorial de utilização e texto com conteúdo teórico, os quais são disponibilizados juntamente com o REA Amnesia. Para verificar a melhora no ensino e aprendizado foram realizados três experimentos com alunos de graduação e pós-graduação, aplicando avaliações quantitativas e qualitativas. Os experimentos seguiram uma base experimental similar, mas cada experimento teve sua particularidade na aplicação e na análise dos resultados. Os experimentos realizados mostram uma considerável evolução no aprendizado do assunto memória virtual. No primeiro experimento foi possível observar uma melhora 28,8% na quantidade de acertos. No segundo experimento foi possível comparar resultados de alunos que utilizaram o REA Amnesia com alunos que não tiveram nenhuma aula entre as avaliações. Os resultados do terceiro experimento mostram melhorias de até 180% na quantidade de acertos com a utilização do REA Amnesia, para alunos com dificuldades (demonstradas em suas notas), onde o uso do Amnesia se mostrou mais importante. / The teaching of computer science involves many subjects that form the basis for an effective learning. The lack of adequate educational resources makes difficult to present such subjects clearly, due to the dynamics and complexity of them. The teaching of subjects related to the content of memory hierarchy and virtual memory are challenging, because both present distinct aspects, such as: structural, functional and performance. Many approaches have been studied to make the teaching of these aspects more attractive. One of these approaches considers the development and application of Open Educational Resources (OER). OER have been successfully applied to help the teaching and learning of challenging issues. Even knowing the possibility of using OER, many contents do not use such resources. This work presents the transformation of the Amnesia simulator in an OER to make easier the teaching and learning of the virtual memory subject, simulating structural, functional and performance aspects. The focus of this work is to improve the Virtual Memory teaching with the help of the OER Amnesia. We developed teaching materials to help teachers and students with class plans, tutorial of utilization and text with theoretical content, which are available along with the OER Amnesia. In order to verify the improvement in teaching and learning were conducted three experiments with undergraduate and graduate students, applying quantitative and qualitative evaluations. The experiments followed a similar experimental basis, but each experiment had its particularity in the application and analysis of results. The experiments show a considerable progress in the subject virtual memory learning among the students. In the first experiment, it was possible to observe a 28.8% of improvement in the quantity of hits by students. In the second experiment it was possible to compare results of students who used the OER Amnesia with students who had no class between the two tests applied. The results of the third experiment show improvements of up to 180% in the amount of hits, when using Amnesia, for those students with difficulties (demonstrated in their notes), where the use of Amnesia was more significant.

No contexto da gerência de memória em sistemas operacionais, vários grupos de pesquisa desenvolvem trabalhos na área de algoritmos para gerência de memória virtual e alguns algoritmos para substituição de páginas têm sido propostos na literatura recente. No entanto, essas propostas não chegaram a um algoritmo que resolva satisfatoriamente o problema de desempenho na gerência de memória. Ainda não existe um consenso entre os pesquisadores de como essa questão deve ser tratada de maneira eficiente, e as propostas de algoritmos desenvolvidas possuem grande sobrecarga devido à sua complexidade. O objetivo deste trabalho é propor uma forma eficiente de gerenciar a memória com a composição de técnicas de busca, posicionamento e substituição de páginas. A hipótese aqui adotada é que para tratar o problema da gerência da memória é melhor consumir recursos computacionais determinando quais páginas deveriam estar na memória em um determinado instante de tempo do que gastar recursos determinando qual página será retirada da memória. A tese apresenta uma reanálise dos principais trabalhos que têm como objetivo o desempenho da gerência de memória, tornando possível retirar conclusões e ideias sobre quais fatores influenciam de maneira positiva com relação ao desempenho do sistema. A partir deste estudo, é determinado o conceito de qualidade do conteúdo da memória e criada uma métrica para medi-la. Aplicando tal conceito, formula-se um método sistêmico de construção de algoritmos de gerência de memória. Realiza-se uma aplicação desse método, criando-se então, os algoritmos RR+ng e RRlock+ng. A métrica é aplicada em simulações na fase final do método, mostrando-se adequada para realizar as análises. Os resultados obtidos mostram que a hipótese tratar o problema da gerência da memória, consumindo recursos computacionais determinando quais páginas devem estar na memória ao invés de quais devem deixá-la mostrou-se válida e parece promissora. / When it comes to memory management in operating systems, many research groups have been developing works in the memory management algorithms area and some page replacement algorithms have been proposed in the recent literature. Such proposals were not successful in developing algorithms that worked well as far as the performance in memory management is concerned. There is no consensus among the researches about how this problem can be treated efficiently, and the algorithms proposed have high overhead because of their complexity. The objective of this work is to propose an efficient memory management with the composition of page fetch, placement and replacement techniques. This thesis hypothesis is that to treat the memory management problem it is better to consume computational resources determining which pages must be in the memory in a given time than to waste resources defining which pages would be evicted from the memory. This work presents a reanalysis of the main works whose objective is memory management performance, making it possible to draw different conclusions and ideas about what factors may have a positive influence with respect to system performance. This study develops both the concept of quality of memory contents and a metric to measure it. Besides, a systemic method to create memory management algorithms is devised, applying the concept just created. Then, the method is followed, creating the RR+ng and RRlock+ng algorithms. In the final phase of the method, the metric is applied in simulations, proving to be adequate to perform the analysis. The results show that the idea of treating the memory management problem, consuming computational resources to determine which pages must be in the memory instead of which ones must leave it, hold true and seems to be promising.

No contexto da gerência de memória em sistemas operacionais, vários grupos de pesquisa desenvolvem trabalhos na área de algoritmos para gerência de memória virtual e alguns algoritmos para substituição de páginas têm sido propostos na literatura recente. No entanto, essas propostas não chegaram a um algoritmo que resolva satisfatoriamente o problema de desempenho na gerência de memória. Ainda não existe um consenso entre os pesquisadores de como essa questão deve ser tratada de maneira eficiente, e as propostas de algoritmos desenvolvidas possuem grande sobrecarga devido à sua complexidade. O objetivo deste trabalho é propor uma forma eficiente de gerenciar a memória com a composição de técnicas de busca, posicionamento e substituição de páginas. A hipótese aqui adotada é que para tratar o problema da gerência da memória é melhor consumir recursos computacionais determinando quais páginas deveriam estar na memória em um determinado instante de tempo do que gastar recursos determinando qual página será retirada da memória. A tese apresenta uma reanálise dos principais trabalhos que têm como objetivo o desempenho da gerência de memória, tornando possível retirar conclusões e ideias sobre quais fatores influenciam de maneira positiva com relação ao desempenho do sistema. A partir deste estudo, é determinado o conceito de qualidade do conteúdo da memória e criada uma métrica para medi-la. Aplicando tal conceito, formula-se um método sistêmico de construção de algoritmos de gerência de memória. Realiza-se uma aplicação desse método, criando-se então, os algoritmos RR+ng e RRlock+ng. A métrica é aplicada em simulações na fase final do método, mostrando-se adequada para realizar as análises. Os resultados obtidos mostram que a hipótese tratar o problema da gerência da memória, consumindo recursos computacionais determinando quais páginas devem estar na memória ao invés de quais devem deixá-la mostrou-se válida e parece promissora. / When it comes to memory management in operating systems, many research groups have been developing works in the memory management algorithms area and some page replacement algorithms have been proposed in the recent literature. Such proposals were not successful in developing algorithms that worked well as far as the performance in memory management is concerned. There is no consensus among the researches about how this problem can be treated efficiently, and the algorithms proposed have high overhead because of their complexity. The objective of this work is to propose an efficient memory management with the composition of page fetch, placement and replacement techniques. This thesis hypothesis is that to treat the memory management problem it is better to consume computational resources determining which pages must be in the memory in a given time than to waste resources defining which pages would be evicted from the memory. This work presents a reanalysis of the main works whose objective is memory management performance, making it possible to draw different conclusions and ideas about what factors may have a positive influence with respect to system performance. This study develops both the concept of quality of memory contents and a metric to measure it. Besides, a systemic method to create memory management algorithms is devised, applying the concept just created. Then, the method is followed, creating the RR+ng and RRlock+ng algorithms. In the final phase of the method, the metric is applied in simulations, proving to be adequate to perform the analysis. The results show that the idea of treating the memory management problem, consuming computational resources to determine which pages must be in the memory instead of which ones must leave it, hold true and seems to be promising.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5858.pdf: 5399218 bytes, checksum: d158dbb7c3223661c386c8ebd9c9a076 (MD5) Previous issue date: 2014-02-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / The present days are characterized by the increasingly volume of information available on different kinds of media, and proportionally by the increasingly need to think, create and evaluate methodologies and tools that deal with the processing and dissemination of relevant information to users' satisfaction. In this context, the objective of this research was to identify in what proportion some of the online systems available for organizing and retrieving photos include in their search interfaces for the user some of the major categories related to thematic processing of photographs, as surveyed and reported in the literature of Information Science. Among these systems, special attention was given to the analysis of Virtual Memory, software that has been developed within the project "Criteria and Methodologies for conducting an inventory for Rural Heritage", funded by FAPESP and coordinated by Professor Luzia Fernandes Sigoli Costa, from Federal University of São Carlos, which proposes the construction of a standard description of informational goods for the software. Methodologically, this paper is configured as an exploratory, bibliographic and documentary research, also developing actions of intervention research and using participant observation to collect data. The results indicate that relevant practices have been developed for online information systems regarding the organization of photographs and confirmation of the use of resources for social indexing as means of organization and information retrieval. Finally, it is hoped that this study can contribute to CTS field presenting what scientific literature has to offer regarding image organization, assisting in future research and suggesting ways for the construction or improvement of technological tools that give support to the imagery processing and dissemination of information to society, such as the Virtual Memory software, contributing to the process of memory and heritage of humanity. / Os dias atuais caracterizam-se pelo volume cada vez maior de informação disponibilizada em diferentes suportes e, proporcionalmente, pela necessidade cada vez maior de se pensar, criar e avaliar metodologias e ferramentas que deem conta do processamento e disseminação de informação relevante para a satisfação dos usuários. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa foi o de identificar em que medida alguns dos sistemas online disponíveis para organização e recuperação de fotografias contemplam, em sua interface de busca para o usuário, algumas das principais categorias relacionadas ao tratamento temático de fotografias, tal como pesquisados e indicados na literatura da Ciência da informação. Dentre estes sistemas, especial atenção foi dada à análise do Memória Virtual, software que tem sido desenvolvido no bojo do Projeto Critérios e Metodologias para a realização de inventário do Patrimônio Cultural Rural Paulista , financiado pela FAPESP e coordenado pela Profa. Dra. Luzia Sigoli Fernandes Costa, da Universidade Federal de São Carlos, que propõe a construção de um padrão de descrição da informação contemplando campos específicos para os processos de indexação de bens patrimoniais. Metodologicamente, o trabalho configurou-se enquanto pesquisa exploratória, bibliográfica e documental, desenvolvendo em parte ações de pesquisa-intervenção e utilizando-se de observação participante para a coleta de dados. Os resultados sinalizam que práticas relevantes têm sido desenvolvidas por sistemas de informação online no que diz respeito à organização de fotografias e confirmam ainda o uso de recursos de Indexação Social como meio de organização e recuperação da informação. Espera-se, por fim, que este trabalho possa contribuir para o campo CTS por meio do levantamento do que a literatura científica tem a oferecer no que diz respeito à organização de imagens, auxiliando em pesquisas futuras e sugerindo aspectos para a construção ou aperfeiçoamento de ferramentas tecnológicas que deem suporte para o tratamento e disseminação da informação imagética para a sociedade, como no caso do software Memória Virtual, contribuindo para o processo de memória e patrimônio da humanidade.