Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:24:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317898.pdf: 940723 bytes, checksum: 70385db74b693722f5b78e9142faaa45 (MD5) Previous issue date: 2013 / Um dispositivo móvel é composto essencialmente de dois subsistemas (um "PC" e um "rádio"), os quais são geralmente implementados como distintos sistemas-em-chip multiprocessados (MPSoC). O "PC"suporta processamento multimídia e implementa a interface com o usuário fazendo uso de computação multi-thread sob gerenciamento de um sistema operacional complexo; o "rádio" realiza processamento de banda-base por meio de computação multi-tarefa gerenciada por um sistema operacional de tempo real. O aumento das taxas de transferência e dos requisitos de segurança demandam um crescimento da vazão sob uma restrição de potência que vem se mantendo quase inalterável para dispositivos móveis. Para lidar com a crescente demanda por eficiência energética, arquiteturas multicore são utilizadas para processamento da pilha de protocolo e aplicações de segurança, o qual requer computação multi-tarefa sob restrições de tempo real. Esta dissertação aborda a eficiência energética de computação multi-tarefa em arquiteturas multicore homogêneas por meio do uso racional do subsistema de memória.A dissertação caracteriza, sob restrições de tempo real, o consumo de energia, a vazão e a eficiência energética do subsistema de memória para uma importante classe de aplicações em dispositivos móveis: os algoritmos criptográficos. Os resultados mostram que os requisitos para escalonabilidade de tempo real limitam o crescimento da vazão com o aumento do tamanho da cache de tal forma que o consumo extra da cache não vale a pena. Também mostram que, no contexto da classe de aplicações-alvo, mais de 85% da energia gasta no subsistema de memória é devido ao consumo dinâmico. Tais resultados permitiram identificar otimizações de cache cruciais para lidar com o aumento das restrições de eficiência energética.Posteriormente, para um dado conjunto de tarefas periódicas, esta dissertação propõe uma nova abordagem para otimizar a eficiência energética do subsistema de memória (um grande responsável pelo consumo de energia em dispositivos baseados em SoC), a qual leva em conta restrições de tempo real. O problema-alvo é decomposto em dois subproblemas fracamente acoplados: particionamento de tarefas entre cores e particionamento dos itens de memória entre espaços de endereçamento cacheáveis e não-cacheáveis. Tal abordagem reduz o consumo dinâmico sem causar um aumento significativo no tempo médio de execução ou no consumo estático. Experimentos realizados com tarefas de um protocolo de segurança real mostraram que reduções entre 7,7% e 33% da energia consumida pelo subsistema de memória pode ser obtida com a decomposição proposta, em comparação com um sistema de referência que mantém todos os itens de programa em um espaço de endereçamento cacheável. <br> / Abstract: A mobile device is essentially a combination of two subsystems (a \PC" and a \radio"), which are often implemented as distinct multiprocessor systems-on-chip (MPSoC). The former supports multimedia processing and implements the end-user interface by relying on multi-thread computing under the management of a complex operating system; the latter implements baseband processing by performing multi-task computing under the management of a real-time operating system. Increasing data rates and security requirements ask for rising throughputs under the nearly unchanging power constraints imposed to mobile devices. To cope with the ever growing demand for energy efficiency, multicore architectures are used for protocol stack and security processing, which require multi-task computing under real-time constraints. This dissertation addresses the energy efficiency of multi-task computing on homogeneous multicore architectures through the rational use of the memory subsystem. First, the dissertation reports, under real-time constraints, the energy consumption, the throughput, and the energy efficiency of the memory subsystem for an important class of applications within a mobile device: the cryptographic algorithms. The results show that real-time schedulability requirements limit the growth of throughput with increasing cache size in such a way that the extra cache consumption does not pay off. They also show that, in the context of multi-task computing, more than 85% of the energy spent in the memory subsystem is due to dynamic consumption. Such results allowed us to identify crucial cache optimizations to cope with increasing energy efficiency requirements. Then, for a given set of periodic tasks, the dissertation proposes a new approach to optimize the energy efficiency of the memory subsystem (a major energy consumer in SoC-based devices) while taking into account real-time constraints. The target problem is decomposed into two loosely coupled subproblems: the partitioning of tasks among cores and the partitioning of memory items between cached and uncached address spaces. The approach reduces the dynamic energy consumption with no significant increase in average execution time and static consumption. Experiments performed with tasks from a real-life security protocol showed that memory energy reductions from 7.7% up to 33% can be obtained with the proposed decomposition, as compared to a baseline system that keeps all program items in cached address space.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:41:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 214283.pdf: 969806 bytes, checksum: 94efba85d957dc7f65244f5ecf5b11cf (MD5) / Sistemas Embutidos são sistemas direcionados a uma aplicação específica, com alta integração de seus componentes de hardware e software e uma interface de comunicação com o ambiente externo específica de cada aplicação. O perfil de desenvolvimento do projeto de um sistema embutido (embedded system) implica em uma metodologia que envolva tanto os componentes de software quanto os componentes de hardware, levando-se em conta especialmente o tempo e o custo de um projeto. Neste sentido, a especificação de uma ferramenta capaz de auxiliar na metodologia e desenvolvimento destes sistemas, vem com o objetivo de diminuir o tempo de desenvolvimento de um projeto e a reutilização de componentes de software e aplicações já desenvolvidas. Esta dissertação apresenta um estudo sobre metodologias de projeto para sistemas embutidos, linguagens de descrição de componentes e ferramentas de projeto existentes atualmente e finalmente um modelo proposto para uma ferramenta de software baseada em componentes. A ferramenta dispõe de um ambiente onde cada componente de software é descrito em uma linguagem aqui denominada LDEC (linguagem de descrição de componentes), própria da ferramenta e, inserido em um repositório de componentes. Os componentes presentes no repositório podem ser selecionados, através de uma interface gráfica, de modo a compor um software de aplicação embutida. Uma aplicação ou componente, podem ser reutilizados, desde que estejam descritos e inseridos no repositório da ferramenta. Através da ligação dos componentes e a configuração da aplicação, a ferramenta possibilita gerar os arquivos fontes, executáveis e de descrição da aplicação. A validação da ferramenta é apresentada através de estudos de caso descritos no final da dissertação.

Orientador : Prof. Dr. Roberto André Hexsel / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 13/03/2015 / Inclui referências : f. 76-82 / Resumo: Este trabalho apresenta o projeto do cLUPA (cMIPS-LUPA). cLUPA é um sistema embarcado portátil para ampliar documentos impressos utilizando uma câmera de vídeo para captura e um monitor para exibição. O hardware foi projetado com dois núcleos cMIPS que se comunicam através de uma fila, e o software foi escrito baseado nas funcionalidades do xLupa Embarcado e para ser executado diretamente sobre o hardware, sem a necessidade um sistema operacional. O projeto, modelado em VHDL, levou em consideração a plataforma disponível Mercurio IV para futura prototipação, o que limitou algumas decisões do projeto. O cLUPA foi validado e seu desempenho avaliado com a realização de simulações com configurações de ampliação ativada ou desativada e contraste inativo, cinza, verde ou vermelho, totalizando oito configurações distintas. Os resultados mostram que o cLUPA processa de 2,3 a 9,3 quadros por segundo, e seu desempenho é limitado pelo relógio de 50MHz, que é o relógio da plataforma de prototipação. Este trabalho também propõe e discute algumas alterações necessárias ao modelo do cLUPA para prototipação utilizando o conjunto de desenvolvimento Mercúrio IV. / Abstract: This text presents the design cLUPA (cMIPS-LUPA). cLUPA is an embedded portable system that magnifies printed documents using a video camera to capture the image and a monitor for displaying the amplified version. The hardware comprises two cMIPS cores that communicate through a queue, and the software was written to support the functionalities of "xLupa Embarcado", and to run directly on top of the hardware, without an operating system. cLUPA was designed for prototyping on the Mercurio IV platform and that imposed some constraints on some parts of the design. The cLUPA was validated by simulations, and its performance assessed with magnification settings enabled and disabled, and contrast inactive, gray, green or red, into eight different configurations. The results indicate that cLUPA can process images at 2.3 to 9.3 frames per second, and its performance is limited by the 50MHz clock, which is a limitation of the development platform.. Some changes to the design are needed for prototyping cLUPA on the Mercurio IV development kit. These are presented and discussed.

Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Banca: Ernandes Rocha de Oliveira / Banca: Erica Regina Marani Daruichi Machado / Banca: Evandro de Araujo Jardini / Banca: João Henrique Kleinschmidt / Resumo: Neste trabalho é proposta uma arquitetura para publicação e universalização do acesso a transdutores inteligentes. Foram realizadas algumas pesquisas específicas sobre plataformas embarcadas com suporte à pilha de protocolos TCP/IP, arquiteturas orientadas a serviços e tecnologias para o desenvolvimento de aplicações clientes. As pesquisas realizadas contribuíram para a definição da proposta de arquitetura orientada a serviços baseada em transdutores inteligentes RESTful, gateways de tradução de padrões e serviços de retaguarda operando em computação em nuvem. Também são apresentadas algumas implementações e resultados obtidos com o desenvolvimento de alguns mecanismos e aplicações sobre a arquitetura. Esta arquitetura possibilita a operação de transdutores inteligentes em alto nível de abstração como serviços / Abstract: This work proposes an architecture for publication and universal access to smart transducers. Some specific research has been done on embedded platforms with support for the TCP/IP, service-oriented architectures and technologies for the development of client applications. The surveys have contributed to the definition of the proposed service-oriented architecture based on RESTful smart transducers, translation gateways of standards and back-office services operating on cloud computing. Also shown are some implementations and results obtained with the development of some mechanisms and applications over the architecture. This architecture enables the operation of smart transducers at a high level of abstraction as services / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5029_1.pdf: 3062528 bytes, checksum: 06a9366584c84a9f2f00291f25d924de (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O projeto de sistemas embutidos, em geral, envolve diferentes componentes de hardware e software. Devido à sua heterogeneidade, é importante que o desenvolvimento seja realizado de forma integrada e eficiente. Além disso, para um melhor domínio da complexidade, deve-se levar em consideração o uso de ferramentas que viabilizem, de forma prática, a modularidade e reusabilidade de componentes. Este trabalho propõe um ambiente integrado que trata hardware e software de maneira homogênea através do conceito de componentes. Esses componentes são modelados usando a arquitetura javabeans e disponibilizados numa ferramenta de desenvolvimento visual, provendo maior reusabilidade e modularidade no desenvolvimento de projetos. O Embedded Studio é uma ferramenta completamente modular, baseada no framework netbeans, concebida para prover reusabilidade e facilitar o desenvolvimento de sistemas embutidos. Com esse intuito, a ferramenta disponibiliza diferentes visões do projeto, onde são apresentados os aspectos de hardware, software e o relacionamento entre os componentes. Adicionalmente, cada espaço de trabalho agrupa ferramentas específicas para hardware e software que foram previamente integradas ao ambiente. Como estudo de caso, essa abordagem baseada em componentes para hardware e software foi aplicada na implementação de um sistema de alarme. Inicialmente, os componentes relevantes do sistema foram especificados, implementados e integrados ao Embedded Studio. Os recursos suportados pela ferramenta são potencialmente apresentados através da instanciação dos componentes modelados para a implementação do referido sistema

Este trabalho apresenta o projeto de uma portadora que opera na frequência de 8.300 MHz para ser utilizado em moduladores vetoriais diretos com aplicação em sistemas embarcados de satélites. Foram realizados estudos sistêmicos de arquiteturas que operam nesta faixa de frequência com as características necessárias para atender as especificações da European Cooperation for Space Standardization, ECSS - Space Engineering Radio Frequency and Modulation da agência espacial europeia -ESA, que regulamenta as frequências e características para sistemas de transmissão para enlace de descida. A partir dos conhecimentos adquiridos nos estudos, é apresentada uma metodologia de projeto visando o atendimento das especificações definidas pela ECSS e a escolha de uma topologia de projeto. Foram realizadas simulações a nível sistêmico, utilizando o software Advanced Design System-ADS da fabricante Keysight Technologies, para definir as especificações de projeto dos circuitos que compõem o sistema de geração da portadora na banda X. O circuito da malha de sincronismo de fase - PLL opera na frequência de 2.075 MHz, onde seu sinal é amplificado e filtrado pela cadeia de amplificação na banda S cuja função é aumentar a isolação para minimizar os efeitos de pulling do oscilador controlado por tensão - VCO, devido à alta velocidade nas transições de tempo de subida e de descida dos sinais digitais I e Q. O filtro também é responsável por aumentar a rejeição de espúrios e harmônicos gerados pelos efeitos não lineares dos amplificadores. O sinal é enviado ao circuito multiplicador de frequências que gera o sinal na banda X e é filtrado por um filtro passa-faixas de linhas acopladas, rejeitando os sinais espúrios provenientes da saída do multiplicador de frequência. Na saída, o sinal passa por uma cadeia de amplificação na banda X para adequar o nível de potência à entrada dos moduladores vetoriais. Os circuitos projetados foram desenvolvidos utilizando tecnologia de microfita de linha. Os protótipos foram caracterizados, apresentando boa concordância com os resultados simulados, comprovando experimentalmente a metodologia de projeto utilizada neste trabalho assim como o atendimento das especificações sugeridas pela ECSS. / This work presents the project of an carrier that works in the frequency of 8,300 MHz to be used in direct vector modulator for embedded system application in satellites. It were realized system level studies of PLL topologies that work in this frequency range with the necessary features to provide the requirements from European Cooperation for Space Standardization, ECSS - Space Engineering Radio Frequency and Modulation of the European Space Agency - ESA, which is responsible for the frequencies and features regulation for downlink transmission system. With the knowledge acquired from the studies, it is presented a project method intending to the meet the requirements defined by the ECSS and the definition of a topology to the project. It were performed system level simulation, using the Advanced Design System - ADS tool, from Keysight Technologies, in order to define the design specifications in the project of the circuits of the X band carrier generator developed. The PLL circuit works in the frequency of 2,075 MHz, in which its signal is amplified and filtered for amplifier chain in S band, increasing the isolation to reduce the pulling effects in the voltage controlled oscillator, due to the high-speed transitions in the rise time and fall time of the digital signal I and Q. The filter is also responsible for increasing the rejection of spurious and harmonics generated by non-linear amplifiers effects. The signal is conducted to the frequency multiplier circuit that generates the X band signal and it is filtered by a coupled line bandpass filter, rejecting the spurious from the frequency multiplier output. At the output stage, the signal passes through a X band amplification chain in order to adequate the power level of the vector modulators input level. The specified circuits were designed and developed using microstrip line technology. The prototypes were characterized, presenting adequate results according to the data obtained by the simulations, experimentally reinforcing the project method used in this work as well as the meeting of the requirements suggested by the ECSS.

Neste trabalho apresentar-se-á um método para a determinação de modelos simplificados de fontes equivalentes de campos elétricos e magnéticos aplicáveis à análise de compatibilidade eletromagnética de sistemas embarcados. Esses modelos são obtidos a partir de medições laboratoriais, com técnicas de cálculos analíticos, numéricos e híbridos. Destacam-se, o fato da utilização do método de medição através de antenas de grandes loops (ou, laços, em português), na determinação de fontes equivalentes de emissão radiada e a aplicação destas na avaliação dos campos eletromagnéticos radiados. A contribuição deste trabalho é a obtenção dessas fontes equivalentes de emissão radiada, que possibilitam a avaliação da contribuição dos campos elétricos e magnéticos em ambientes eletromagnéticos. E também contribui com a aplicação de uma metodologia para a obtenção dos campos elétricos a partir dos campos magnéticos previamente determinados. Em particular, este trabalho pode ser considerado como decorrente da evolução da Dissertação de Mestrado [1]. / It will be shown in this work a method for simplified models determination of equivalent sources for electric and magnetic fields, applicable to embedded systems electromagnetic compatibility analysis. These models are obtained by laboratory tests with analytical calculation techniques associated to numerical and hybrid calculations. This work highlights the application of measurement method by Large Loop Antennas (LLAs) for the creation of radiated emission equivalent sources and the application of a corresponding method for obtaining radiated electromagnetic fields. The contribution of this work is the acquisition of these equivalent sources of radiated emission, which allows the evaluation of the magnetic and electric field contribution in electromagnetic environments. And it also contributes with the application of a methodology to obtain the electric fields from previously determined magnetic fields. In special, this work may be considered as an evolution of the Master\'s Thesis [1]

Neste trabalho apresentar-se-á um método para a determinação de modelos simplificados de fontes equivalentes de campos elétricos e magnéticos aplicáveis à análise de compatibilidade eletromagnética de sistemas embarcados. Esses modelos são obtidos a partir de medições laboratoriais, com técnicas de cálculos analíticos, numéricos e híbridos. Destacam-se, o fato da utilização do método de medição através de antenas de grandes loops (ou, laços, em português), na determinação de fontes equivalentes de emissão radiada e a aplicação destas na avaliação dos campos eletromagnéticos radiados. A contribuição deste trabalho é a obtenção dessas fontes equivalentes de emissão radiada, que possibilitam a avaliação da contribuição dos campos elétricos e magnéticos em ambientes eletromagnéticos. E também contribui com a aplicação de uma metodologia para a obtenção dos campos elétricos a partir dos campos magnéticos previamente determinados. Em particular, este trabalho pode ser considerado como decorrente da evolução da Dissertação de Mestrado [1]. / It will be shown in this work a method for simplified models determination of equivalent sources for electric and magnetic fields, applicable to embedded systems electromagnetic compatibility analysis. These models are obtained by laboratory tests with analytical calculation techniques associated to numerical and hybrid calculations. This work highlights the application of measurement method by Large Loop Antennas (LLAs) for the creation of radiated emission equivalent sources and the application of a corresponding method for obtaining radiated electromagnetic fields. The contribution of this work is the acquisition of these equivalent sources of radiated emission, which allows the evaluation of the magnetic and electric field contribution in electromagnetic environments. And it also contributes with the application of a methodology to obtain the electric fields from previously determined magnetic fields. In special, this work may be considered as an evolution of the Master\'s Thesis [1]

O presente trabalho apresenta a implementação de um core de rede Ethernet 10/100Mbps com interface para o barramento Avalon para utilização em conjunto com o processador Nios II da Altera. A tecnologia Ethernet foi implementada em computação reconfigurável e utilizou-se como base um módulo disponível na Internet denominado OpenCores MAC 10/100. O projeto foi desenvolvido para ser aplicado em sistemas embarcados, mais especificamente para o uso em um robô móvel em desenvolvimento no Laboratório de Computação Reconfigurável do ICMC/USP. O core foi incorporado à biblioteca da ferramenta SoPC Builder da Altera, visando uma fácil integração do mesmo em outros projetos. Foram utilizadas as ferramentas Quartus II e ModelSim para o desenvolvimento e testes do sistema, além de dois kits Nios versão Stratix para a validação do projeto, sendo as placas interligadas ponto-a-ponto sem a utilizaçao de transceivers analógicos. / This work presents the implementation of a network Ethernet 10/100Mbps core with interfaces to Avalon bus for using with the Nios II processor from Altera. The Ethernet technology was implemented in reconfigurable computing and was based in the OpenCores MAC 10/100 available on Internet. The project was developed for embedded systems applications, more specifically for a mobile robot in development at Reconfigurable Computing Laboratory from ICMC/USP. The core was incorporated to SoPC Builder tool’s library from Altera, aiming to facilitate the integration with others projects. To development and system tests were used Quartus II and ModelSim, and two Nios Development kit Statix Edition for project validation. The boards were linked peer-to-peer, without use analog transceivers.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-05-25Bitstream added on 2014-06-13T20:00:52Z : No. of bitstreams: 1 santosfilho_ta_dr_ilha.pdf: 2642177 bytes, checksum: a573f612bae5589d3dc6e27aac3c59c1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os sistemas operacionais possuem um papel fundamental nos microcomputadores, realizando o interfaceamento entre os aplicativos e o hardware. Além dos microcomputadores, atualmente, os sistemas operacionais são empregados em ambiente a com arquitetura restrita, como os microcontroladores, denominando-os como sistemas operacionais embarcados. Algumas das aplicações para os sistemas operacionais co embarcados são voltadas para as redes de transdutores inteligentes, realizando o a gerenciamento e controle do sistema em que atua. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um nó de rede denominado NCAP, utilizando o kit DE2 e o sistema o operacional embarcado μClinux para o monitoramento e controle dos TIMs com diferentes interfaces conforme a norma IEEE 1451. O NCAP desenvolvido possui como característica a conexão de diferentes TIMs com recursos de controle e monitoramento com distintas a interfaces de comunicação, com fio (RS-232) e sem fio (ZigBee). Para realização dos testes, foram desenvolvidos 4 TIMs com diferentes características, sendo: 2 STIMs (IEEE P1451.2) e 2 WTIMs (IEEE 1451.5). Os testes foram realizados utilizando uma interface de rede externa, a Ethernet, que, por meio do microcomputador, é possível acessar a página web em um servidor embarcado instalado no nó de rede NCAP. Com isso, é possível realizar o controle e o monitoramento dos transdutores conectados ao TIM independente da interface de comunicação sem fio ou com fio. Além do acesso aos transdutores, e o nó possui características que facilitam o gerenciamento, como: servidor de FTP e acesso remoto. O desenvolvimento do nó de rede embarcado, padronizado pela norma o IEEE 1451, possibilita maior flexibilidade de implantação em locais remotos e facilita a ampliação do sistema sem efetuar grandes modificações na rede. Uma característica importante... / The operating systems have a key role in microcomputers, performing interfacing between applications and the hardware. In addition to computers, currently embedded operating systems are employed in an environment with restricted architecture, such as microcontrollers, terming them as embedded operating systems. Some of the applications for embedded operating systems are geared for smart transducer networks, making the management and control system in which it operates. This work presents the development of a network node denominated NCAP using the DE2 kit and embedded operating system μClinux for monitoring and control of TIMs with different interfaces based on IEEE 1451. The NCAP has developed the characteristic connection of different TIMs with monitoring and control capabilities with different communication interfaces, wired (RS-232) and wireless (ZigBee). The testing, four TIMs were developed with different characteristics, as follows: 2 STIMs (IEEE P1451.2) and two WTIMs (IEEE 1451.5). The tests were performed using an external network interface, Ethernet, that through the PC, you can access the web page in an embedded server installed on the network node NCAP. This makes it possible to perform control and monitoring of transducers connected to the TIM interface regardless of wireless or wired. In addition to access to the transducers, the node has features that facilitate the management, such as FTP server and remote access. The development of embedded network node, standardized by IEEE 1451, allows for greater flexibility of deployment in remote locations and facilitates the expansion of the system without making major changes in the network. An important feature is the dynamic development in relation to the hardware implemented in FPGA with Nios II processor, it is... (Complete abstract click electronic access below)