Το αντικείμενο της παρούσης εργασίας είναι η ανάλυση και η περιγραφή της προσπάθειας σχεδιασμού ενός λειτουργικού συστήματος χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες που παρέχονται από την x86 αρχιτεκτονική υπολογιστών της Intel. Απώτερος σκοπός της διπλωματικής εργασίας θα μπορούσε να είναι η συμβολή στην εκπαίδευση και επιμόρφωση των προπτυχιακών φοιτητών που επιλέγουν το μάθημα των προηγμένων μικροεπεξεργαστών. Η ανάθεση ατομικών ή ομαδικών εργασιών στα πλαίσια του μαθήματος για τη βελτίωση του λειτουργικού συστήματος, θα μπορούσε να αποτελέσει βάση εκμάθησης των λειτουργιών των επεξεργαστών, και να συμβάλει στην ανάπτυξη της ομαδικής εργασίας και συνεργασίας των φοιτητών. Στο πρώτα δύο κεφάλαια γίνεται μια σύντομη περίληψη της x86 αρχιτεκτονικής και στο τρίτο κάνουμε μια εισαγωγή στην διαδικασία αρχικοποίησης. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση του περιβάλλοντος ανάπτυξης και των χρησιμοποιηθέντων εργαλείων, ενώ αναλύεται ο κώδικας εκκίνησης του συστήματος και γίνεται μια πρώτη, αφαιρετική προσέγγιση στον πυρήνα σε υψηλό επίπεδο Στο πέμπτο κεφάλαιο εμβαθύνουμε το στάδιο αρχικοποίησης του πυρήνα ενώ στο έκτο γίνεται αναλυτική παρουσίαση της σχεδίασης σε επίπεδο αρχείων και συναρτήσεων. Τέλος, στο παράρτημα δίνεται ο πηγαίος κώδικας της διπλωματικής ανά αρχείο και η βιβλιογραφία. / The aim of this thesis is the educational platform based on Intel x86 architecture. Its purpose is to help students obtain better knowledge on assembly and low-level C language.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2017-12-11T16:00:35Z No. of bitstreams: 1 Gianlucca_Oliveira_Puglia_dis.pdf: 2043630 bytes, checksum: f7fc70f33d1d15b56eded8458fbed2fa (MD5) / Approved for entry into archive by Tatiana Lopes (tatiana.lopes@pucrs.br) on 2017-12-18T11:25:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Gianlucca_Oliveira_Puglia_dis.pdf: 2043630 bytes, checksum: f7fc70f33d1d15b56eded8458fbed2fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-18T11:49:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gianlucca_Oliveira_Puglia_dis.pdf: 2043630 bytes, checksum: f7fc70f33d1d15b56eded8458fbed2fa (MD5) Previous issue date: 2017-03-21 / As tecnologias de mem?rias n?o-vol?teis s?o uma grande promessa na ?rea de arquitetura de computadores e ? esperado que sejam poderosas ferramentas para solucionar os problemas referentes a manipula??o eficiente de dados dos dias de hoje. Estas tecnologias prov?m alta performance e acesso em granularidade de bytes com a distinta vantagem de serem persistentes. Por?m, afim de explorar estas tecnologias em todo seu potencial, os sistemas e arquiteturas de hoje precisam buscar meios de se adaptar a esta nova forma de acessar dados e de superar os desafios que v?m com ela.Trabalhos existentes na ?rea j? prop?em m?todos para adaptar as arquiteturas existentes para o uso de NVM bem como formas inovadoras de empregar estas mem?rias em futuras aplica??es. No entanto, o suporte dos sistemas operacionais a estas solu??es, ainda que existente, ainda ? muito limitado. Neste trabalho, n?s apresentamos duas varia??es da chamada de sistema msync, modeladas para explorar as caracter?sticas das tecnologias de NVM e garantir consist?ncia para os dados dos usu?rios. Ambas s?o solu??es simples que permitem aos usu?rios definirem checkpoints de seus arquivos usando a sintaxe comum de sistemas de arquivos. N?s implementamos e testamos estes m?todos sobre o sistema operacional Linux utilizando como base um sistema de arquivo nativamente voltado a NVM. Nossos resultados mostram que estes mecanismos s?o capazes de garantir a integridade dos arquivos mesmo na presen?a de falhas no sistema enquanto mant?m uma performance razo?vel. / Upcoming non-volatile memory technologies are a big promise in computer architecture and are expected to be powerful tools to address today?s issues regarding efficient data manipulation. They provide high performance and byte granularity while also having the distinct advantage of being persistent. However in order to explore these technologies to their full potential, existing systems and architecture must adapt to this new way of working with data and workaround the challenges that come with it. Existing work in the area already proposes methods to adapt existing architecture to NVM as well as innovative ways to employ these memories in future applications. However operating system support to such NVM-enabled solutions, although existent, still very limited. In this work, we present two variations of the existing mmap system call, designed to both explore NVM characteristics and provide user data consistency. Both are very simple solutions that allow users to control the persistence and define checkpoints to their files while using the common mapped file syntax. We have implemented and tested these methods over Linux using a NVM file system as our base. Our results show that these mechanisms can ensure file integrity in the presence of system failures while also providing a reasonable performance.

Dans le domaine des réseaux de capteurs sans-fil (dits « WSN »), les piles réseau spécialisées constituent un domaine de recherche très actif depuis maintenant de nombreuses années. Toutefois, beaucoup de ces études, notamment concernant les couches basses de ces piles réseau, n’ont pas dépassé le stade de la théorie. Leurs implantations n’ont sauf exception pas fait l’objet d’efforts poussés ou systématiques, surtout dans le cadre des systèmes d’exploitation spécialisés. Nous nous proposons donc, dans cette thèse, de nous focaliser sur l’analyse des interactions entre les protocoles des couches basses et les plates-formes logicielles dédiées, et de les optimiser, notamment au niveau de l’implantation. Nous passons d’abord en revue et évaluons les différents systèmes d’exploitation spécialisés, et choisissons celui offrant les fonctionnalités, notamment temps-réel, que nous estimons nécessaires pour implanter des protocoles MAC / RDC novateurs et performants. Nous entreprenons ensuite un effort d’étude, d’amélioration et d’optimisation de ces couches basses des piles spécialisées, et montrons, avec une implantation concrète d’un de nos protocoles MAC / RDC avancés, que nous pouvons amener des progrès notables dans la qualité de service (QdS) des WSN, notamment avec un trafic réseau intense. Nous examinons en outre des inexactitudes inattendues dans les simulations / émulations effectuées par Cooja / MSPSim, et analysons les problèmes de fiabilité posés par l’utilisation de cet outil pour effectuer des évaluations de performances, notamment temporelles, de WSN. Nous proposons enfin de nouvelles pistes pour de futures améliorations et optimisations de ces couches basses des piles réseau spécialisées, afin d’améliorer encore la fiabilité, les performances et la consommation énergétique des WSN. / In the field of wireless sensors networks (WSN), specialized network stacks have been a very active research field for many years. However, most of this research, especially on lower layers of the network stacks, did not go beyond theory. Their implementations have generally not been the subject of deep or systematic effort, especially within the framework of dedicated operating systems. We thus propose, in this thesis, to focus on interaction analysis between lower layers’ protocols and dedicated software platforms, and to optimize them, especially at the implementation level. We first review and evaluate the various dedicated operating systems, and choose the one offering the necessary features to implement efficient and innovative MAC/RDC protocols. We then study, improve and optimize these lower layers of specialized stacks, and show, with an actual implementation of one of our advanced MAC/RDC protocols, that we can bring significant improvements in the quality of service (QoS) of WSNs, especially under heavy network traffic. We also report inaccuracies in Cooja/MSPSim simulations/emulations, and analyze the reliability issues caused by the use of this tool for performing evaluations (especially time-related) of WSNs. We finally propose some new leads for future enhancements and optimizations of the lower layers of these specialized network stacks, in order to further improve the liability, performances and energy consumption of WSNs.