Thesis (doctoral)--University of Tartu, 2006. / Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2005. / The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Title from title screen of research.pdf file viewed on (November 13, 2006) Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--Washington State University, August 2007. / Includes bibliographical references (p. 121-125).

Thesis (M. Sc.)--University of Canterbury, 2006. / Typescript (photocopy). Includes bibliographical references (leaves 101-107). Also available via the World Wide Web.

Thesis (M. Sc.)--University of Canterbury, 2006. / Typescript (photocopy). Includes bibliographical references (p. 141-148). Also available via the World Wide Web.

Nowadays, most computer systems are equipped with powerful parallel devices such as Graphics Processing Units (GPUs). They are present in almost every computer system including mobile devices, tablets, desktop computers and servers. These parallel systems have unlocked the possibility for many scientists and companies to process significant amounts of data in shorter time. But the usage of these parallel systems is very challenging due to their programming complexity. The most common programming languages for GPUs, such as OpenCL and CUDA, are created for expert programmers, where developers are required to know hardware details to use GPUs. However, many users of heterogeneous and parallel hardware, such as economists, biologists, physicists or psychologists, are not necessarily expert GPU programmers. They have the need to speed up their applications, which are often written in high-level and dynamic programming languages, such as Java, R or Python. Little work has been done to generate GPU code automatically from these high-level interpreted and dynamic programming languages. This thesis presents a combination of a programming interface and a set of compiler techniques which enable an automatic translation of a subset of Java and R programs into OpenCL to execute on a GPU. The goal is to reduce the programmability and usability gaps between interpreted programming languages and GPUs. The first contribution is an Application Programming Interface (API) for programming heterogeneous and multi-core systems. This API combines ideas from functional programming and algorithmic skeletons to compose and reuse parallel operations. The second contribution is a new OpenCL Just-In-Time (JIT) compiler that automatically translates a subset of the Java bytecode to GPU code. This is combined with a new runtime system that optimises the data management and avoids data transformations between Java and OpenCL. This OpenCL framework and the runtime system achieve speedups of up to 645x compared to Java within 23% slowdown compared to the handwritten native OpenCL code. The third contribution is a new OpenCL JIT compiler for dynamic and interpreted programming languages. While the R language is used in this thesis, the developed techniques are generic for dynamic languages. This JIT compiler uniquely combines a set of existing compiler techniques, such as specialisation and partial evaluation, for OpenCL compilation together with an optimising runtime that compile and execute R code on GPUs. This JIT compiler for the R language achieves speedups of up to 1300x compared to GNU-R and 1.8x slowdown compared to native OpenCL.

A Computação Pervasiva tem sido tema de diversos trabalhos nos últimos anos. Essa emergente área de pesquisa propõe uma visão de futuro onde serviços computacionais são oferecidos para os usuários através de inúmeros dispositivos espalhados pelo ambiente. Os serviços são disponibilizados, tanto através da infraestrutura existente dos computadores ligados fisicamente à rede quanto através de dispositivos móveis. Esse espalhamento da computação deve acontecer de maneira natural e imperceptível ao usuário. Dados pessoais, programas e arquivos de dados poderão ser acessados de qualquer lugar em qualquer momento. O poder de processamento será um recurso do ambiente, acessado quando necessário, da mesma forma que é hoje a eletricidade. O usuário não precisará ter ciência de qual máquina realiza o processamento necessário às suas aplicações, contanto que o resultado esperado seja obtido. Acredita-se que essa realidade será atingida através da aliança entre áreas de pesquisa como a Computação em Grade, Computação Móvel e a Computação Consciente do Contexto. A Computação Consciente do Contexto busca enriquecer a comunicação entre os seres humanos e os dispositivos computacionais, tornando sua atuação mais eficaz. As aplicações conscientes do contexto conseguem perceber as modificações que ocorrem no ambiente e adaptar seu comportamento ao novo estado. Esse processo pode ser dividido em três etapas: monitoramento, reconhecimento de contexto e adaptação. Na etapa de monitoramento são coletadas, através de sensores, informações sobre o ambiente. Essas informações, entretanto, são geralmente, de baixo nível de abstração e, portanto, dificilmente usadas diretamente por aplicações. A etapa de reconhecimento de contexto relaciona os dados obtidos do ambiente e transforma-os para que possam ser úteis às aplicações no processo de escolha do comportamento mais adequado à cada circunstância, habilitando a etapa de adaptação a efetivar a transformação do comportamento da aplicação de acordo com a nova situação do ambiente. Este trabalho propõe um servidor de contexto chamado MultiS que tem como objetivo a resolução dos problemas relativos à etapa de reconhecimento de contexto: a produção de dado de contexto baseado em informações de diversos sensores e a capacidade de reagir a modificações no ambiente. Também é proposta uma linguagem para composição de dados do contexto chamada CD-XML utilizada pelas aplicações para descrever ao servidor de contexto os dados aos quais elas são sensíveis. / The Pervasive Computing has been studied on several papers in the last years. This emergent research area presents a vision of future where computational services will be available through uncountable devices scattered across the environment. This service network will be exposed to the users by both traditional wired computers and mobile devices. This distribution of the computing is going to happen smoothly and transparently to the users. Personal data, computer programs, and data files will be available anywhere, anytime. The processing power will be an environment resource and will be accessed whenever needed, in the same way which is the electricity nowadays. The users will no longer need to worry about where their program is being executed, as long as he gets the needed result. The ISAM group believes that this new reality will be achieved through the alliance of research areas such as Grid Computing, Mobile Computing and Context-Aware Computing. The Context-Aware Computing aims to enrich the communication between human being and computer devices. Context-aware applications are capable of recognize the changes on the environment and adapt its own behavior to the new context state. This process can be divided in tree steps: monitoring, context recognition and adaptation. On the monitoring layer, environment information is collected from sensors. Those sensors, however, usually return only low level information, which is hardly used by the applications on its original form. The context recognition layer processes the data acquired from the context and transforms into information aimed to be useful to the adaptation process. With that information the adaptation system can identify the correct behavior for the application on each different context situation. This dissertation propose a context server named MultiS, which target is to solve the problems related to context recognition layer: the production of new context data based on the information of several sensors and the capability of react to changes on the environment. It also presents a new programming language for composition of contextual information, named CD-XML. This language is used by the context-aware applications to communicate to the context server describing which information the application is sensible to.

Neste trabalho é descrita a organização de SINSEM, um sistema de processamento automático de especificação SINtático-SEMânticas de linguagens de programação. É colocada a motivação para um tal sistema, em relação ao uso que se daria a ele. O sistema é situado entre sistemas similares, dos quais alguns são brevemente descritos, incluindo-se exemplos de uso. Procura-se estabelecer conceitos relativos as trabalho com sistemas de auxilio ao projeto e à implementação de linguagens de programação. É discutida a estrutura lógica do sistema e uma filosofia de utilização, bem como é apresentada a nova metalinguagem proposta construído a partir da notação BNF, com extensões para se exprimir a semântica de uma linguagem de um modo construtivo, permitindo a especificação de gramáticas livres do contexto sem recursões a esquerda, visando a produção de reconhecedores recursivos descendentes dotados de ações semânticas. São apresentadas a sintaxe concreta e estática da metalinguagem, explicando-se também as funções semânticas (do tipo estático e do tipo concreto) pré-definidas no ambiente de desenvolvimento onde a ferramenta se integra. Tal ambiente pode ser operado por um conjunto de comandos que constituem uma interface (o "envelope"), que inclui também uma biblioteca sintático-semântica (que pode ser atualizada pelo usuário). A interface é descrita por meio de DFD'S E DE UM DICIONÁRIO DE DADOS. Ao final é apresentado um exemplo, parcialmente comentado (capítulo 5), de definição completa de uma linguagem de programação (CSSD), usando-se a metalinguagem proposta e os itens pré-definidos da biblioteca sintático-semântica. / In this work it is specified the constitution of SINSEM, an automatic processing system for SYNtactic and SEMantic specifications of programming languages. it is discussed motivation for such a system, according to uses it could have. The system is situated among similar systems, and some of these are briefly described, including examples. It is attempted to establish concepts about working with ,design and implementation aiding systems for programming languages. It is discussed the logical structure of the system and a philosophy of use, as well is presented a new metalanguage proposal for syntactic and semantic descriptions that is a production system constructed from BNF notation, with extensions to give language semantics in a constructive way, allowing specification of free context grammars with no left recursions, aiming the generation of preliminary versions of recursive descent parsers with semantic actions. The abstract and concrete syntax of the metalanguage are presented, and are also explained the semantic functions (of static and concrete type) predefined with and within the development environment where this frame is inserted. That environment can be operated by a set of commands that constitutes an interface ( the " envelope") wich includes too a syntactic-semantic library ( this can be made up to date by the user own). The interface is described by means of a set of DFD's and a data dictionary. At the end. it is presented an example, partially commented (chapter 5), of a complete definition of a programming language ( CSSD ), using the proposed metalanguage and the predefined items of the syntactic-semantic iibrary.

Computaçãao quântica pode ser entendida como transformação da informação codificada no estado de um sistema físico quântico. A idéia básica da computação quântica é codificar dados utilizando bits quânticos (qubits). Diferentemente do bit clássico, o qubit pode existir em uma superposição dos seus estados básicos permitindo o “paralelismo quântico”, o qual é uma característica importante da computação quântica visto que pode aumentar consideravelmente a velocidade de processamento dos algoritmos. Entretanto, tipos de dados quânticos são bastante poderosos não somente por causa da superposição de estados. Existem outras propriedades ímpares como medida e emaranhamento. Nesta tese, nós discutimos que um modelo realístico para computações quânticas deve ser geral com respeito a medidas, e completo com respeito a comunicação entre o mundo quântico e o mundo clássico. Nós, então, explicamos e estruturamos computações quânticas gerais e completas em Haskell utilizando construções conhecidas da área de semântica e linguagens de programação clássicas, como mônadas e setas. Em mais detalhes, esta tese se concentra nas seguintes contribuições. Mônadas e Setas. Paralelismo quântico, emaranhamento e medida quântica certamente vão além do escopo de linguagens funcionais “puras”. Nós mostramos que o paralelismo quântico pode ser modelado utilizando-se uma pequena generalização de mônadas, chamada mônadas indexadas ou estruturas Kleisli. Além disso, nós mostramos que a medida quântica pode ser explicada utilizando-se uma generalização mais radical de mônadas, as assim chamadas setas, mais especificamente, setas indexadas, as quais definimos nesta tese. Este resultado conecta características quânticas “genéricas” e “completas” `a construções semânticas de linguagens de programação bem fundamentadas. Entendendo as Interpretações da Mecânica Quântica como Efeitos Computacionais. Em um experimento hipotético, Einstein, Podolsky e Rosen demonstraram algumas consequências contra-intuitivas da mecânica quântica. A idéia básica é que duas partículas parecem sempre comunicar alguma informação mesmo estando separadas por uma distância arbitrariamente grande. Existe muito debate e muitos artigos sobre esse tópico, mas é interessante notar que, como proposto por Amr Sabry, essas características estranhas podem ser essencialmente modeladas por atribuições a variáveis globais. Baseados nesta idéia nós modelamos este comportamento estranho utilizando noções gerais de efeitos computacionais incorporados nas noções de mônadas e setas. Provando Propriedades de Programas Quânticos Utilizando Leis Algébricas. Nós desenvolvemos um trabalho preliminar para fazer provas equacionais sobre algoritmos quânticos escritos em uma sublinguagem pura de uma linguagem de programação funcional quântica, chamada QML. / Quantum computation can be understood as transformation of information encoded in the state of a quantum physical system. The basic idea behind quantum computation is to encode data using quantum bits (qubits). Differently from the classical bit, the qubit can be in a superposition of basic states leading to “quantum parallelism”, which is an important characteristic of quantum computation since it can greatly increase the speed processing of algorithms. However, quantum data types are computationally very powerful not only due to superposition. There are other odd properties like measurement and entangled. In this thesis we argue that a realistic model for quantum computations should be general with respect to measurements, and complete with respect to the information flow between the quantum and classical worlds. We thus explain and structure general and complete quantum programming in Haskell using well known constructions from classical semantics and programming languages, like monads and arrows. In more detail, this thesis focuses on the following contributions. Monads and Arrows. Quantum parallelism, entanglement, and measurement certainly go beyond “pure” functional programming. We have shown that quantum parallelism can be modelled using a slightly generalisation of monads called indexed monads, or Kleisli structures. We have also build on this insight and showed that quantum measurement can be explained using a more radical generalisation of monads, the so-called arrows, more specifically, indexed arrows, which we define in this thesis. This result connects “generic” and “complete” quantum features to well-founded semantics constructions and programming languages. Understanding of Interpretations of QuantumMechanics as Computational Effects. In a thought experiment, Einsten, Podolsky, and Rosen demonstrate some counter-intuitive consequences of quantum mechanics. The basic idea is that two entangled particles appear to always communicate some information even when they are separated by arbitrarily large distances. There has been endless debate and papers on this topic, but it is interesting that, as proposed by Amr Sabry, this strangeness can be essentially modelled by assignments to global variables. We build on that, and model this strangeness using the general notions of computational effects embodied in monads and arrows. Reasoning about Quantum Programs Using Algebraic Laws. We have developed a preliminary work to do equational reasoning about quantum algorithms written in a pure sublanguage of a functional quantum programming language, called QML.

PINHO, Eduardo Gurgel. Uma linguagem de programação paralela orientada a objetos para arquiteturas distribuídas. 2012. 77 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-11T13:44:25Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_egpinho.pdf: 1247267 bytes, checksum: b2db45af231441771b82531797f8c819 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-15T13:34:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_egpinho.pdf: 1247267 bytes, checksum: b2db45af231441771b82531797f8c819 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T13:34:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_egpinho.pdf: 1247267 bytes, checksum: b2db45af231441771b82531797f8c819 (MD5) Previous issue date: 2012 / In object-oriented programming (OOP) languages, the ability to encapsulate software concerns of the dominant decomposition in objects is the key to reaching high modularity and loss of complexity in large scale designs. However, distributed-memory parallelism tends to break modularity, encapsulation, and functional independence of objects, since parallel computations cannot be encapsulated in individual objects, which reside in a single address space. For reconciling object-orientation and distributed-memory parallelism, this work introduces OOPP (Object-Oriented Parallel Programming), a style of OOP where objects are distributed by default. As an extension of C++, a widespread language in HPC, the PObC++ language has been designed and protoyped, incorporating the ideas of OOPP. / Em programação orientadas a objetos (POO) , a habilidade de encapsular interesses de software da dominante decomposição em objetos é a chave para alcançar alto nível de modularidade e diminuição de complexidade em projetos de larga escala. Entretanto, o paralelismo de memória distribuída tende a quebrar modularidade, encapsulamento e a independência de objetos, uma vez que as computações paralelas não podem ser encapsuladas em objetos individuais, os quais residem em um espaço de endereçamento único. Para reconciliar orientação a objetos e paralelismo em memória distribuída, esse trabalho introduz a PPOO (Programação Paralela Orientada a Objetos), um estilo de POO onde objetos são distribuídos por padrão. Como uma estensão do C++, uma linguagem consolidada em CAD, a linguagem PObC++ foi projetada e prototipada, incorporando as ideias da PPOO.