O uso de ferramentas de simulação para validar projetos de sistemas digitais é uma prática comum, devido às vantagens que estas trazem ao desenvolvimento destes sistemas, tais como: custo, segurança, velocidade e acuracidade. Porém, a simulação seqüencial de alguns sistemas pode levar várias horas ou até mesmo dias, fazendo desta maneira surgir a necessidade de técnicas para acelerar tal procedimento. Uma solução encontrada para aumentar a velocidade de simulação pode estar no uso de técnicas de sistemas distribuídos, já que muitas vezes o próprio sistema real tem embutido em si um certo paralelismo, o que facilita os procedimentos de distribuição. Ao se tratar da simulação de sistemas distribuídos logo surge um dos grandes problemas inerentes a estes, o controle global do tempo, fazendo com que a sincronização entre os processos seja bastante complicada. Neste trabalho são estudados dois paradigmas de sincronização, o otimista e o conservativo. Tendo como base estes paradigmas, formularam-se duas técnicas para solucionar o problema de sincronização, no contexto da simulação multinível de sistemas digitais. Nos estudos realizados, utilizou-se como plataforma a API WinSock para Windows a fim de proporcionar a comunicação entre processos. Ao final é feita uma análise comparativa das versões desenvolvidas, as quais fizeram uso das técnicas de sincronização acima mencionadas. / The use of simulation tools to validate the design of digital systems is a common practice, due to the benefits these tools bring to the development of those systems: cost, security, velocity, and accuracy. However, the sequential simulation of some systems may take hours or even days, thus creating the need of techniques for speeding up this procedure. A solution for increasing the simulation speed may be the use of techniques based on distributed systems, since very often the real system has an implicit parallelism, which makes easier the aplication of distribution procedures. When dealing with the simulation of distributed systems, one of the big problems that arise is the global control of simulation time, which makes the synchronization among processes very complex. In this work two synchronization paradigms are studied: the optimist and the conservative ones. Based on these paradigms, two techniques for solving the problem of synchronization in the context of multi-level simulation of digital systems have been developed. In these studies, the API WinSock for Windows has been used for supporting the communication between processes. A comparative analysis of the versions we developed, that use the above mentioned synchronization techniques, is also presented.

O uso de ferramentas de simulação para validar projetos de sistemas digitais é uma prática comum, devido às vantagens que estas trazem ao desenvolvimento destes sistemas, tais como: custo, segurança, velocidade e acuracidade. Porém, a simulação seqüencial de alguns sistemas pode levar várias horas ou até mesmo dias, fazendo desta maneira surgir a necessidade de técnicas para acelerar tal procedimento. Uma solução encontrada para aumentar a velocidade de simulação pode estar no uso de técnicas de sistemas distribuídos, já que muitas vezes o próprio sistema real tem embutido em si um certo paralelismo, o que facilita os procedimentos de distribuição. Ao se tratar da simulação de sistemas distribuídos logo surge um dos grandes problemas inerentes a estes, o controle global do tempo, fazendo com que a sincronização entre os processos seja bastante complicada. Neste trabalho são estudados dois paradigmas de sincronização, o otimista e o conservativo. Tendo como base estes paradigmas, formularam-se duas técnicas para solucionar o problema de sincronização, no contexto da simulação multinível de sistemas digitais. Nos estudos realizados, utilizou-se como plataforma a API WinSock para Windows a fim de proporcionar a comunicação entre processos. Ao final é feita uma análise comparativa das versões desenvolvidas, as quais fizeram uso das técnicas de sincronização acima mencionadas. / The use of simulation tools to validate the design of digital systems is a common practice, due to the benefits these tools bring to the development of those systems: cost, security, velocity, and accuracy. However, the sequential simulation of some systems may take hours or even days, thus creating the need of techniques for speeding up this procedure. A solution for increasing the simulation speed may be the use of techniques based on distributed systems, since very often the real system has an implicit parallelism, which makes easier the aplication of distribution procedures. When dealing with the simulation of distributed systems, one of the big problems that arise is the global control of simulation time, which makes the synchronization among processes very complex. In this work two synchronization paradigms are studied: the optimist and the conservative ones. Based on these paradigms, two techniques for solving the problem of synchronization in the context of multi-level simulation of digital systems have been developed. In these studies, the API WinSock for Windows has been used for supporting the communication between processes. A comparative analysis of the versions we developed, that use the above mentioned synchronization techniques, is also presented.

O uso de ferramentas de simulação para validar projetos de sistemas digitais é uma prática comum, devido às vantagens que estas trazem ao desenvolvimento destes sistemas, tais como: custo, segurança, velocidade e acuracidade. Porém, a simulação seqüencial de alguns sistemas pode levar várias horas ou até mesmo dias, fazendo desta maneira surgir a necessidade de técnicas para acelerar tal procedimento. Uma solução encontrada para aumentar a velocidade de simulação pode estar no uso de técnicas de sistemas distribuídos, já que muitas vezes o próprio sistema real tem embutido em si um certo paralelismo, o que facilita os procedimentos de distribuição. Ao se tratar da simulação de sistemas distribuídos logo surge um dos grandes problemas inerentes a estes, o controle global do tempo, fazendo com que a sincronização entre os processos seja bastante complicada. Neste trabalho são estudados dois paradigmas de sincronização, o otimista e o conservativo. Tendo como base estes paradigmas, formularam-se duas técnicas para solucionar o problema de sincronização, no contexto da simulação multinível de sistemas digitais. Nos estudos realizados, utilizou-se como plataforma a API WinSock para Windows a fim de proporcionar a comunicação entre processos. Ao final é feita uma análise comparativa das versões desenvolvidas, as quais fizeram uso das técnicas de sincronização acima mencionadas. / The use of simulation tools to validate the design of digital systems is a common practice, due to the benefits these tools bring to the development of those systems: cost, security, velocity, and accuracy. However, the sequential simulation of some systems may take hours or even days, thus creating the need of techniques for speeding up this procedure. A solution for increasing the simulation speed may be the use of techniques based on distributed systems, since very often the real system has an implicit parallelism, which makes easier the aplication of distribution procedures. When dealing with the simulation of distributed systems, one of the big problems that arise is the global control of simulation time, which makes the synchronization among processes very complex. In this work two synchronization paradigms are studied: the optimist and the conservative ones. Based on these paradigms, two techniques for solving the problem of synchronization in the context of multi-level simulation of digital systems have been developed. In these studies, the API WinSock for Windows has been used for supporting the communication between processes. A comparative analysis of the versions we developed, that use the above mentioned synchronization techniques, is also presented.

A two level hierarchical simulation and decision modeling framework is proposed for electric power networks involving PV based solar generators, various storage, and grid connection. The high level model, from a utility company perspective, concerns operational decision making and defining regulations for customers for a reduced cost and enhanced reliability. The lower level model concerns changes in power quality and changes in demand behavior caused by customers' response to operational decisions and regulations made by the utility company at the high level. The higher level simulation is based on system dynamics and agent-based modeling while the lower level simulation is based on agent-based modeling and circuit-level continuous time modeling. The proposed two level model incorporates a simulation based optimization engine that is a combination of three meta-heuristics including Scatter Search, Tabu Search, and Neural Networks for finding optimum operational decision making. In addition, a reinforcement learning algorithm that uses Markov decision process tools is also used to generate decision policies. An integration and coordination framework is developed, which details the sequence, frequency, and types of interactions between two models. The proposed framework is demonstrated with several case studies with real-time or historical for solar insolation, storage units, demand profiles, and price of electricity of grid (i.e., avoided cost). Challenges that are addressed in case studies and applications include 1) finding a best policy, optimum price and regulation for a utility company while keeping the customers electricity quality within the accepted range, 2) capacity planning of electricity systems with PV generators, storage systems, and grid, and 3) finding the optimum threshold price that is used to decide how much energy should be bought from sold to grid to minimize the cost. Mathematical formulations, and simulation and decision modeling methodologies are presented. A grid-storage analysis is performed for arbitrage, to explore if in future it is going to be beneficial to use storage systems along with grid, with future technological improvement in storage and increasing cost of electrical energy. An information model is discussed that facilitates interoperability of different applications in the proposed hierarchical simulation and decision environment for energy systems.