A novel system was developed that provides drivers lane merge advisories, using vehicle trajectories obtained through Dedicated Short Range Communication (DSRC). It was successfully tested on a freeway using three vehicles, then targeted for further testing, via simulation. The failure of contemporary simulators to effectively model large, complex urban transportation networks then motivated further research into distributed and parallel traffic simulation. An architecture for a closed-loop, parallel simulator was devised, using a new algorithm that accounts for boundary nodes, traffic signals, intersections, road lengths, traffic density, and counts of lanes; it partitions a sample, Tennessee road network more efficiently than tools like METIS, which increase interprocess communications (IPC) overhead by partitioning more transportation corridors. The simulator uses logarithmic accumulation to synchronize parallel simulations, further reducing IPC. Analyses suggest this eliminates up to one-third of IPC overhead incurred by a linear accumulation model.

The South African National Defence Force (SANDF) currently requires a system of systems simulation capability for supporting the different phases of a Ground Based Air Defence System (GBADS) acquisition program. A non-distributed, fast-as-possible simulator and its architectural predecessors developed by the Council for Scientific and Industrial Research (CSIR) was able to provide the required capability during the concept and definition phases of the acquisition life cycle. The non-distributed simulator implements a 100Hz logical time Discrete Time System Specification (DTSS) in support of the existing models. However, real-time simulation execution has become a prioritised requirement to support the development phase of the acquisition life cycle. This dissertation is about the ongoing migration of the non-distributed simulator to a practical simulation architecture that supports the real-time requirement. The simulator simulates a synthetic environment inhabited by interacting GBAD systems and hostile airborne targets. The non-distributed simulator was parallelised across multiple Commod- ity Off the Shelf (COTS) PC nodes connected by a commercial Gigabit Eth- ernet infrastructure. Since model reuse was important for cost effectiveness, it was decided to reuse all the existing models, by retaining their 100Hz logical time DTSSs. The large scale and event-based High Level Architecture (HLA), an IEEE standard for large-scale distributed simulation interoperability, had been identified as the most suitable distribution and parallelisation technology. However, two categories of risks in directly migrating to the HLA were iden- tified. The choice was made, with motivations, to mitigate the identified risks by developing a specialised custom distributed architecture. In this dissertation, the custom discrete time, distributed, peer-to-peer, message-passing architecture that has been built by the author in support of the parallelised simulator requirements, is described and analysed. It reports on empirical studies in regard to performance and flexibility. The architecture is shown to be a suitable and cost effective distributed simulator architecture for supporting a speed-up of three to four times through parallelisation of the 100 Hz logical time DTSS. This distributed architecture is currently in use and working as expected, but results in a parallelisation speed-up ceiling irrespective of the number of distributed processors. In addition, a hybrid discrete-time/discrete-event modelling approach and simulator is proposed that lowers the distributed communication and time synchronisation overhead—to improve on the scalability of the discrete time simulator—while still economically reusing the existing models. The pro- posed hybrid architecture was implemented and its real-time performance analysed. The hybrid architecture is found to support a parallelisation speed- up that is not bounded, but linearly related to the number of distributed pro- cessors up to at least the 11 processing nodes available for experimentation. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2009. / Computer Science / unrestricted

Siliziumnanodrähte (SiNWs) bieten aufgrund ihrer exzellenten elektrostatischen Kontrollierbarkeit eine gute Grundlage für die Entwicklung neuartiger Bauelemente, wie rekonfigurierbarer Feldeffekttransistoren (RFETs). Da SiNWs durch die Oxidation gezielt verzerrt werden können und diese Verzerrung die Bandstruktur des Siliziums verändert, bietet der Oxidationsprozess eine Möglichkeit, die Leitungseigenschaften der RFETs zu modulieren und eine symmetrische Transfercharakteristik zu erhalten. Die Untersuchung von SiNWs mit Durchmessern im einstelligen Nanometerbereich bedarf eines atomistischen Ansatzes. In der vorliegenden Arbeit wird mit einem reaktiven Kraftfeld die initiale Phase der Oxidation dünner SiNWs molekulardynamisch simuliert. Gegenstand der Untersuchungen sind die Temperaturabhängigkeit der Oxidation von <110>-SiNWs mit Anfangsradien von 10.2 Å sowie das Oxidationsverhalten von <110>- und <100>-SiNWs mit Anfangsradien von 5.1 Å. Dabei wird neben dem Sauerstoffanteil im Simulationssystem und der radial aufgelösten Dichte auch das radial aufgelöste Verhältnis zwischen Sauerstoff- und Siliziumatomen während der gesamten Simulationsdauer untersucht und ein Zusammenhang zur Dichte festgestellt. Darüber hinaus wird bei 300 K erstmals eine Analyse der Verzerrungsentwicklung während der initialen Oxidationsphase durchgeführt, bei der sich sowohl für <110>-SiNWs als auch für <100>-SiNWs eine tensile Verzerrung im unoxidierten Drahtkern einstellt. Wie eine Analyse der partiellen radialen Verteilungsfunktion zeigt, kommt es zu dieser Verzerrung, weil während der Oxidation die Grundstruktur des Siliziums im Oxid erhalten bleibt, durch die Einlagerung des Sauerstoffs allerdings der Bindungsabstand erhöht wird. Dieser erhöhte Bindungsabstand wird durch Bindungen zu Siliziumatomen im Oxid auch Siliziumatomen im unoxidierten Kern aufgezwungen.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1. Einleitung 2. Theoretische Grundlagen 2.1. Molekulardynamik 2.2. Siliziumnanodrähte 2.3. Verzerrung und Verspannung 3. Modellsystem 3.1. Ausgangsstruktur 3.2. Vorrelaxation 3.3. Ablauf der Oxidation 4. Untersuchungsmethoden 4.1. Sauerstofffluenz, Oxidationsgrad und Oxidationsrate 4.2. Massendichte und Siliziumanteil 4.3. Radiale Verteilungsfunktion 4.4. Verzerrung 4.4.1. <110>-Draht 4.4.2. <100>-Draht 5. Ergebnisse und Diskussion 5.1. Festlegung des Einsetzintervalls 5.2. Temperaturvariation 5.2.1. Oxidationsgrad 5.2.2. Siliziumanteil 5.2.3. Massendichte 5.2.4. Radiale Verteilungsfunktion 5.3. Radius- und Orientierungsvariation 5.4. Verzerrung 6. Zusammenfassung und Ausblick 6.1. Zusammenfassung 6.2. Ausblick A. Festlegung des Einsetzintervalls Literaturverzeichnis