Em vista da maior complexidade da programação paralela e distribuída em relação à programação de ambientes centralizados, novas ferramentas vêm sendo construídas com o objetivo de auxiliar o programador desses ambientes a desempenhar sua tarefa de formas mais eficazes e produtivas. Uma das ferramentas que há algum tempo tem sido usada na programação centralizada e aos poucos está sendo empregada também na programação concorrente é a programação visual. A programação visual se vale da presença de elementos visuais na especificação dos programas como peças chaves do processo de desenvolvimento de software. No caso específico da programação concorrente, a programação visual é especialmente útil pela capacidade que os gráficos têm de representar de forma mais adequada estruturas bidimensionais. Um programa concorrente, por relacionar no espaço diversos elementos com seus próprios fluxos de execução, faz surgir duas dimensões de análise que são mais difíceis de serem observadas através de programas textuais. Atualmente existem ferramentas de programação visual paralela e distribuída, mas a ênfase é dada na programação paralela, sem muita atenção a aplicações de sistemas abertos ou cliente-servidor. Além disso, tais ferramentas sofrem da falta de apoio à engenharia do software. Considerando essas deficiências, este trabalho apresenta uma ferramenta de programação visual para o desenvolvimento de aplicações compostas por objetos distribuídos que ofereça também a possibilidade de aplicar os principais conceitos da engenharia de software, como reutilização e orientação a objeto. Nesta ferramenta, o programador especifica de maneira visual a estrutura do seu programa, insere o código textual para a lógica da aplicação e o ambiente se encarrega do tratamento da distribuição e da comunicação de mais baixo nível. A aplicação é representada como um grafo dirigido, onde os nodos representam os objetos distribuídos e os arcos indicam os relacionamentos existentes entre esses objetos. A especificação dos programas é modular, baseando-se na reunião de componentes reutilizáveis, o que torna o sistema altamente configurável e extensível. Tanto a implementação da ferramenta quanto o código das aplicações geradas usam a linguagem de programação Java. A linguagem de programação visual projetada não especifica detalhes a respeito de como irá funcionar a comunicação e distribuição dos objetos. Portanto, foram implementados componentes para comunicação e outros recursos de programação distribuída, como locks e dados globais para serem usados nas aplicações. Para validar os principais objetivos da ferramenta, foram implementados alguns exemplos de aplicações distribuídas, como um pequeno sistema de bate-papo.

Em vista da maior complexidade da programação paralela e distribuída em relação à programação de ambientes centralizados, novas ferramentas vêm sendo construídas com o objetivo de auxiliar o programador desses ambientes a desempenhar sua tarefa de formas mais eficazes e produtivas. Uma das ferramentas que há algum tempo tem sido usada na programação centralizada e aos poucos está sendo empregada também na programação concorrente é a programação visual. A programação visual se vale da presença de elementos visuais na especificação dos programas como peças chaves do processo de desenvolvimento de software. No caso específico da programação concorrente, a programação visual é especialmente útil pela capacidade que os gráficos têm de representar de forma mais adequada estruturas bidimensionais. Um programa concorrente, por relacionar no espaço diversos elementos com seus próprios fluxos de execução, faz surgir duas dimensões de análise que são mais difíceis de serem observadas através de programas textuais. Atualmente existem ferramentas de programação visual paralela e distribuída, mas a ênfase é dada na programação paralela, sem muita atenção a aplicações de sistemas abertos ou cliente-servidor. Além disso, tais ferramentas sofrem da falta de apoio à engenharia do software. Considerando essas deficiências, este trabalho apresenta uma ferramenta de programação visual para o desenvolvimento de aplicações compostas por objetos distribuídos que ofereça também a possibilidade de aplicar os principais conceitos da engenharia de software, como reutilização e orientação a objeto. Nesta ferramenta, o programador especifica de maneira visual a estrutura do seu programa, insere o código textual para a lógica da aplicação e o ambiente se encarrega do tratamento da distribuição e da comunicação de mais baixo nível. A aplicação é representada como um grafo dirigido, onde os nodos representam os objetos distribuídos e os arcos indicam os relacionamentos existentes entre esses objetos. A especificação dos programas é modular, baseando-se na reunião de componentes reutilizáveis, o que torna o sistema altamente configurável e extensível. Tanto a implementação da ferramenta quanto o código das aplicações geradas usam a linguagem de programação Java. A linguagem de programação visual projetada não especifica detalhes a respeito de como irá funcionar a comunicação e distribuição dos objetos. Portanto, foram implementados componentes para comunicação e outros recursos de programação distribuída, como locks e dados globais para serem usados nas aplicações. Para validar os principais objetivos da ferramenta, foram implementados alguns exemplos de aplicações distribuídas, como um pequeno sistema de bate-papo.

Esta Dissertação apresenta um modelo de paralelismo de grão fino para utilização em aplicações baseadas em objetos distribuídos. A pesquisa é desenvolvida sobre o modelo de distribuição de objetos da linguagem DPC++, uma extensão de C++ concebida na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A motivação para o desenvolvimento deste modelo é a crescente disponibilidade de arquiteturas multiprocessadas e de tecnologias de comunicação de alto desempenho, o que permite o aproveitamento eficiente de um nível de concorrência de menor granularidade. O objetivo do trabalho é integrar de forma adequada e eficiente a utilização de tal nível de concorrência no modelo original de distribuição de objetos de DPC++, permitindo que as aplicações desenvolvidas com a linguagem possam explorar ao máximo o poder computacional oferecido pelas arquiteturas citadas. Como principais características, o modelo proposto apresenta a capacidade de concorrência entre os métodos de um mesmo objeto distribuído e a introdução de um mecanismo de sincronização baseado na semântica de monitores. Os resultados obtidos com a implementação de uma aplicação de geração de fractais de Mandelbrot demonstram que, em termos de desempenho, o modelo apresentado efetivamente atinge seus objetivos. Além disso, a extinção a sintaxe original de programação de DPC++ revela importante contribuição no sentido de aumentar o poder de expressão da linguagem para o desenvolvimento de aplicações paralelas. / This Thesis presents a fine-grain concurrency model for applications based on distributed objects. The basis for the development of this research is the model of distribution of objects presented by the language DPC++, an extension of C++ conceived at the Federal University of Rio Grande do Sul. The motivation for the development of this model is the growing availability of multiprocessor architectures and high-performance communication technologies, which allows for the efficient use of a finer grain of concurrency. The purpose of this work is to efficiently integrate such level of concurrency into the original model of distribution of objects of DPC++, making it possible for the applications developed with the language to thoroughly explore the computational power offered by the mentioned architectures. As main features the proposed model presents the possibility of concurrency between the methods of a single distributed object and the introduction of a synchronisation mechanism based on the semantics of monitors. The results obtained with the implementation of aMandelbrot fractal generation application showthat, in relation to performance, the presented model effectively reaches its purposes. In addition, the extension to the original programming sintax of DPC++ reveals an important contribution towards a higher expressivity degree in the development of parallel applications.

Um ambiente de programação é uma ferramenta de software resultante da associa ção de um modelo de programação a um sistema de execução. O objetivo de um ambiente de programação é simpli car o desenvolvimento e a execução de aplicações em uma determinada infra-estrutura computacional. Uma infra-estrutura de Computa ção em Grade apresenta características peculiares que tornam pouco e cientes ambientes de programação existentes para infra-estruturas mais tradicionais, como máquinas maciçamente paralelas ou clusters de computadores. Este trabalho apresenta o WSPE, um ambiente de programação peer-to-peer para Computação em Grade. O WSPE oferece suporte para aplicações grid-unaware que seguem o modelo de programação de tarefas paralelas. A interface de programação WSPE é de nida através de anotações da linguagem Java. O sistema de execu- ção segue um modelo peer-to-peer totalmente descentralizado com o propósito de obter robustez e escalabilidade. Embora um sistema de execução necessite abordar diversos aspectos para se tornar completo, a concepção do sistema de execução WSPE aborda aspectos de desempenho, portabilidade, escalabilidade e adaptabilidade. Para tanto foram desenvolvidos ou adaptados mecanismos para as funções de escalonamento, de construção da rede de sobreposição e de suporte ao paralelismo adaptativo. O mecanismo de escalonamento empregado pelo sistema de execução WSPE é baseado na idéia de roubo de trabalho e utiliza uma nova estratégia que resulta em uma e ciência até cinco vezes superior quando comparada com uma estrat égia mais tradicional. Experimentos realizados com um protótipo do WSPE e também por simulação demonstram a viabilidade do ambiente de programação proposto. / A programming environment is a software tool resulting from the association of a programming model to a runtime system. The goal of a programming environment is to simplify application development and execution on a given computational infrastructure. A Grid Computing infrastructure presents peculiar characteristics that make less e cient existing programming environments designed for more traditional infrastructures, such as massively parallel machines or clusters of computers. This work presents WSPE, a peer-to-peer programming environment for Grid Computing. WSPE provides support for grid-unaware applications following the task parallelism programming model. WSPE programming interface is de ned using annotations from the Java language. The runtime system follows a fully decentralized peer-to-peer model. Although several aspects must be considered in order for a runtime system to become complete, WSPE runtime system's conception considers only performance, portability, scalability and adaptability. For this purpose, mechanisms have been developed or adapted to handle scheduling, overlay network building and adaptive parallelism support functions. The scheduling mechanism employed by WSPE's runtime system is based on the idea of work stealing and uses a new strategy resulting on four times higher e ciency when compared to a more traditional strategy. Conducted experiments with WSPE's prototype and also using a simulation tool demonstrate the proposed programming environment feasibility.

Esta Dissertação apresenta um modelo de paralelismo de grão fino para utilização em aplicações baseadas em objetos distribuídos. A pesquisa é desenvolvida sobre o modelo de distribuição de objetos da linguagem DPC++, uma extensão de C++ concebida na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A motivação para o desenvolvimento deste modelo é a crescente disponibilidade de arquiteturas multiprocessadas e de tecnologias de comunicação de alto desempenho, o que permite o aproveitamento eficiente de um nível de concorrência de menor granularidade. O objetivo do trabalho é integrar de forma adequada e eficiente a utilização de tal nível de concorrência no modelo original de distribuição de objetos de DPC++, permitindo que as aplicações desenvolvidas com a linguagem possam explorar ao máximo o poder computacional oferecido pelas arquiteturas citadas. Como principais características, o modelo proposto apresenta a capacidade de concorrência entre os métodos de um mesmo objeto distribuído e a introdução de um mecanismo de sincronização baseado na semântica de monitores. Os resultados obtidos com a implementação de uma aplicação de geração de fractais de Mandelbrot demonstram que, em termos de desempenho, o modelo apresentado efetivamente atinge seus objetivos. Além disso, a extinção a sintaxe original de programação de DPC++ revela importante contribuição no sentido de aumentar o poder de expressão da linguagem para o desenvolvimento de aplicações paralelas. / This Thesis presents a fine-grain concurrency model for applications based on distributed objects. The basis for the development of this research is the model of distribution of objects presented by the language DPC++, an extension of C++ conceived at the Federal University of Rio Grande do Sul. The motivation for the development of this model is the growing availability of multiprocessor architectures and high-performance communication technologies, which allows for the efficient use of a finer grain of concurrency. The purpose of this work is to efficiently integrate such level of concurrency into the original model of distribution of objects of DPC++, making it possible for the applications developed with the language to thoroughly explore the computational power offered by the mentioned architectures. As main features the proposed model presents the possibility of concurrency between the methods of a single distributed object and the introduction of a synchronisation mechanism based on the semantics of monitors. The results obtained with the implementation of aMandelbrot fractal generation application showthat, in relation to performance, the presented model effectively reaches its purposes. In addition, the extension to the original programming sintax of DPC++ reveals an important contribution towards a higher expressivity degree in the development of parallel applications.

Um ambiente de programação é uma ferramenta de software resultante da associa ção de um modelo de programação a um sistema de execução. O objetivo de um ambiente de programação é simpli car o desenvolvimento e a execução de aplicações em uma determinada infra-estrutura computacional. Uma infra-estrutura de Computa ção em Grade apresenta características peculiares que tornam pouco e cientes ambientes de programação existentes para infra-estruturas mais tradicionais, como máquinas maciçamente paralelas ou clusters de computadores. Este trabalho apresenta o WSPE, um ambiente de programação peer-to-peer para Computação em Grade. O WSPE oferece suporte para aplicações grid-unaware que seguem o modelo de programação de tarefas paralelas. A interface de programação WSPE é de nida através de anotações da linguagem Java. O sistema de execu- ção segue um modelo peer-to-peer totalmente descentralizado com o propósito de obter robustez e escalabilidade. Embora um sistema de execução necessite abordar diversos aspectos para se tornar completo, a concepção do sistema de execução WSPE aborda aspectos de desempenho, portabilidade, escalabilidade e adaptabilidade. Para tanto foram desenvolvidos ou adaptados mecanismos para as funções de escalonamento, de construção da rede de sobreposição e de suporte ao paralelismo adaptativo. O mecanismo de escalonamento empregado pelo sistema de execução WSPE é baseado na idéia de roubo de trabalho e utiliza uma nova estratégia que resulta em uma e ciência até cinco vezes superior quando comparada com uma estrat égia mais tradicional. Experimentos realizados com um protótipo do WSPE e também por simulação demonstram a viabilidade do ambiente de programação proposto. / A programming environment is a software tool resulting from the association of a programming model to a runtime system. The goal of a programming environment is to simplify application development and execution on a given computational infrastructure. A Grid Computing infrastructure presents peculiar characteristics that make less e cient existing programming environments designed for more traditional infrastructures, such as massively parallel machines or clusters of computers. This work presents WSPE, a peer-to-peer programming environment for Grid Computing. WSPE provides support for grid-unaware applications following the task parallelism programming model. WSPE programming interface is de ned using annotations from the Java language. The runtime system follows a fully decentralized peer-to-peer model. Although several aspects must be considered in order for a runtime system to become complete, WSPE runtime system's conception considers only performance, portability, scalability and adaptability. For this purpose, mechanisms have been developed or adapted to handle scheduling, overlay network building and adaptive parallelism support functions. The scheduling mechanism employed by WSPE's runtime system is based on the idea of work stealing and uses a new strategy resulting on four times higher e ciency when compared to a more traditional strategy. Conducted experiments with WSPE's prototype and also using a simulation tool demonstrate the proposed programming environment feasibility.

Esta Dissertação apresenta um modelo de paralelismo de grão fino para utilização em aplicações baseadas em objetos distribuídos. A pesquisa é desenvolvida sobre o modelo de distribuição de objetos da linguagem DPC++, uma extensão de C++ concebida na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A motivação para o desenvolvimento deste modelo é a crescente disponibilidade de arquiteturas multiprocessadas e de tecnologias de comunicação de alto desempenho, o que permite o aproveitamento eficiente de um nível de concorrência de menor granularidade. O objetivo do trabalho é integrar de forma adequada e eficiente a utilização de tal nível de concorrência no modelo original de distribuição de objetos de DPC++, permitindo que as aplicações desenvolvidas com a linguagem possam explorar ao máximo o poder computacional oferecido pelas arquiteturas citadas. Como principais características, o modelo proposto apresenta a capacidade de concorrência entre os métodos de um mesmo objeto distribuído e a introdução de um mecanismo de sincronização baseado na semântica de monitores. Os resultados obtidos com a implementação de uma aplicação de geração de fractais de Mandelbrot demonstram que, em termos de desempenho, o modelo apresentado efetivamente atinge seus objetivos. Além disso, a extinção a sintaxe original de programação de DPC++ revela importante contribuição no sentido de aumentar o poder de expressão da linguagem para o desenvolvimento de aplicações paralelas. / This Thesis presents a fine-grain concurrency model for applications based on distributed objects. The basis for the development of this research is the model of distribution of objects presented by the language DPC++, an extension of C++ conceived at the Federal University of Rio Grande do Sul. The motivation for the development of this model is the growing availability of multiprocessor architectures and high-performance communication technologies, which allows for the efficient use of a finer grain of concurrency. The purpose of this work is to efficiently integrate such level of concurrency into the original model of distribution of objects of DPC++, making it possible for the applications developed with the language to thoroughly explore the computational power offered by the mentioned architectures. As main features the proposed model presents the possibility of concurrency between the methods of a single distributed object and the introduction of a synchronisation mechanism based on the semantics of monitors. The results obtained with the implementation of aMandelbrot fractal generation application showthat, in relation to performance, the presented model effectively reaches its purposes. In addition, the extension to the original programming sintax of DPC++ reveals an important contribution towards a higher expressivity degree in the development of parallel applications.

Um ambiente de programação é uma ferramenta de software resultante da associa ção de um modelo de programação a um sistema de execução. O objetivo de um ambiente de programação é simpli car o desenvolvimento e a execução de aplicações em uma determinada infra-estrutura computacional. Uma infra-estrutura de Computa ção em Grade apresenta características peculiares que tornam pouco e cientes ambientes de programação existentes para infra-estruturas mais tradicionais, como máquinas maciçamente paralelas ou clusters de computadores. Este trabalho apresenta o WSPE, um ambiente de programação peer-to-peer para Computação em Grade. O WSPE oferece suporte para aplicações grid-unaware que seguem o modelo de programação de tarefas paralelas. A interface de programação WSPE é de nida através de anotações da linguagem Java. O sistema de execu- ção segue um modelo peer-to-peer totalmente descentralizado com o propósito de obter robustez e escalabilidade. Embora um sistema de execução necessite abordar diversos aspectos para se tornar completo, a concepção do sistema de execução WSPE aborda aspectos de desempenho, portabilidade, escalabilidade e adaptabilidade. Para tanto foram desenvolvidos ou adaptados mecanismos para as funções de escalonamento, de construção da rede de sobreposição e de suporte ao paralelismo adaptativo. O mecanismo de escalonamento empregado pelo sistema de execução WSPE é baseado na idéia de roubo de trabalho e utiliza uma nova estratégia que resulta em uma e ciência até cinco vezes superior quando comparada com uma estrat égia mais tradicional. Experimentos realizados com um protótipo do WSPE e também por simulação demonstram a viabilidade do ambiente de programação proposto. / A programming environment is a software tool resulting from the association of a programming model to a runtime system. The goal of a programming environment is to simplify application development and execution on a given computational infrastructure. A Grid Computing infrastructure presents peculiar characteristics that make less e cient existing programming environments designed for more traditional infrastructures, such as massively parallel machines or clusters of computers. This work presents WSPE, a peer-to-peer programming environment for Grid Computing. WSPE provides support for grid-unaware applications following the task parallelism programming model. WSPE programming interface is de ned using annotations from the Java language. The runtime system follows a fully decentralized peer-to-peer model. Although several aspects must be considered in order for a runtime system to become complete, WSPE runtime system's conception considers only performance, portability, scalability and adaptability. For this purpose, mechanisms have been developed or adapted to handle scheduling, overlay network building and adaptive parallelism support functions. The scheduling mechanism employed by WSPE's runtime system is based on the idea of work stealing and uses a new strategy resulting on four times higher e ciency when compared to a more traditional strategy. Conducted experiments with WSPE's prototype and also using a simulation tool demonstrate the proposed programming environment feasibility.