Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000409163-Texto+Completo-0.pdf: 1281906 bytes, checksum: a8189d2aee06ad9ac115ad10de30a322 (MD5) Previous issue date: 2008 / The demand for computer processing power has increased in the past years, resulting in computers that provide such capacity. Sometimes different approaches have also being developed to improve computing power by joining together a set of computers, for example in clusters of computers. Currently we have access to this type of solutions but we do not use all their computing power the best way we could. This may lead to a situation in which resources are being wasted. In order to avoid the waste of computing resources, lately the use of virtual machines have been widely used. A virtual machines is a software layer that creates an environment in which several systems can be executed as if they had their own private computer. One solution that allows this approach is Xen. Xen is a paravirtualizer that allows several different operating systems to run as if they were using different computers. The scheduling of the different operating systems that are running in the same computer is performed by one of three possible strategies provided by Xen. The standard scheduler is called "SMP Credit Scheduler", which is recommended when running Xen on multiprocessing computers because it allows load balancing among virtual and real processors. Despite being the best current Xen scheduler, the SMP Credit Scheduler still does not fully use the computing power of a machine. This work proposes to improve the use of the machine by the operating systems (virtual machines) that are running on Xen. We propose a system that dynamically changes the configuration of the virtual machines. Our system will reallocate resources that are not being used by a virtual machine to a virtual machine that needs more resources. / A demanda por poder computacional é cada vez maior, e conseqüentemente leva ao desenvolvimento de equipamentos com capacidades de processamento cada vez maiores para suprí-la. Hoje em dia temos acesso a computadores com poder computacional cada vez maior, porém em sua grande maioria, esse poder computacional é apenas parcialmente utilizado, causando uma ociosidade dos recursos disponíveis, o que pode acarretar aumento de custos. Ao analisarmos a situação do aumento do poder computacional, a idéia de ociosidade de processamento da maioria dos computadores e em contrapartida, a possibilidade de uma melhor utilização de recursos, podemos explicar a renovação de tecnologias que podem vir a suprir essas necessidades. Entre várias destas tecnologias podemos citar clusters e grades computacionais, e entre outras, uma das tecnologias em ascensão são as máquinas virtuais. Uma máquina virtual consiste em um software que cria um ambiente sobre um sistema operacional, possibilitando uma execução abstraída do hardware de vários outros sistemas, sendo transparente para o usuário essa interação. Dentre vários ambientes que suportam o uso de máquinas virtuais, utilizamos o Xen que proporciona a portabilidade de sistemas operacionais sobre um sistema operacional Linux e permite compartilhar uma simples máquina para vários clientes rodando sistemas operacionais distintos. O Xen pode utilizar um de três escalonadores, onde o SMP Credit Scheduler é o escalonador padrão, recomendado para máquinas multiprocessadas por permitir balanceamento de processadores virtuais entre os processadores reais. Porém, o SMP Credit Scheduler ainda tem algumas limitações referentes a uma utilização melhor dos recursos da máquina. Com o objetivo de superar algumas dessas limitações, este trabalho apresenta a proposta e implementação de um subsistema que altera dinamicamente configurações do escalonador SMP Credit, realocando recursos destinados a máquinas virtuais que não estejam utilizando todo o processamento disponível, direcionado-as às máquinas virtuais que necessitem desse processamento. Por fim, apresentamos uma avaliação do uso desse subsistema frente ao escalonador SMP Credit em diversas configurações possíveis.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000391468-Texto+Completo-0.pdf: 1977797 bytes, checksum: 98ced407f5dc7058c0f7c4c8c11f2102 (MD5) Previous issue date: 2007 / Fulfilling Quality of Service (QoS) requirements in embedded systems, e. g., multimedia systems, can be provided in an end-to-end manner, i. e., from a data generator point to a data consumer point. Management and control mechanisms are necessery in operating systems’ (OS) internals, for OSs play a important role in end-to-end QoS provision. The implementation of such mechanisms includes admission control and resource reservation, as well as process scheduling control and active monitoring of the delivered QoS. QoS provisioning for embedded real-time operating systems is the main subject of this work, which presents the study and implementation of processor time reservation in an embedded system scheduler. Based on concepts and analysis of related works, a new scheduling algorithm, ER-EDF, is proposed. EREDF adds performance and simplified hard real-time support to applications. / Atender requisitos de qualidade de serviço (QoS, do inglês, Quality of Service) em sistemas embarcados como, por exemplo, de multimídia, pode ser realizado de forma fim-a-fim, i. e., de um ponto de geração de dados a um ponto de consumo de dados. A inserção de mecanismos de controle e gerência da qualidade faz-se necessária internamente aos sistemas operacionais (SO), pois SOs têm um importante papel na provisão de QoS fim-a-fim. A implementação de tais mecanismos inclui controle de admissão e reserva de recursos, bem como, o controle de escalonamento de processos e monitoração ativa de QoS entregue. Neste trabalho foram realizados o estudo e a implementação da provisão de QoS em escalonadores para sistemas operacionais embarcados de tempo-real. Baseado em conceitos e análise de trabalhos relacionados, um novo algoritmo de escalonamento, ER-EDF, é proposto. ER-EDF apresenta melhorias de performance e suporte simplificado às tarefas de tempo-real do tipo hard.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000412052-Texto+Completo-0.pdf: 2710960 bytes, checksum: 3a4a797f7364a564f81a7cff382241eb (MD5) Previous issue date: 2009 / The constant evolution of computing technologies has allowed an increase in computers processing power, and in certain situations, such computational power is not fully used. In order to effectively use the processing capacity of computers, companies are increasingly using virtualization. Virtualization is a technique that allows running multiple operating systems on a single device. Thus, the use of virtualization on a single physical server can keep multiple operating systems with different applications running simultaneously. When these applications are ported into a virtualized environment, their resource levels should be constantly monitored and adjusted to avoid situations in which the quality of service is deteriorated or to provide a better hardware use. In these situations it is important to implement a Service Level Agreement (SLA) that monitors the quality of service delivered by these applications. Meanwhile, Monitors of Virtual Machines, such as Xen, do not have the functionality to reallocate resources based on the rules defined by SLAs. Aiming to overcome this limitation, this work proposes to dynamically reallocate resources in virtualized environments through the use of requirements derived from SLAs. The reallocation of resources seeks to satisfy the demand for resources of a virtual machine (VM), for instance, having more users than expected in the SLA, by reallocating resources (processor and memory) that are not being used by the other VMs. / A constante evolução das tecnologias computacionais tem possibilitado um aumento no poder de processamento dos computadores, sendo que em determinadas situações esse poder computacional não é plenamente utilizado. Para utilizar efetivamente a capacidade de processamento dos computadores, cada vez mais as empresas de processamento de dados (data center) se utilizam da virtualização. A virtualização é uma técnica que permite a execução de diversos Sistemas Operacionais em um único equipamento. Desta forma, com o uso da virtualização um único servidor físico pode manter diversos Sistemas Operacionais, com diferentes aplicações sendo executadas simultaneamente. Quando essas aplicações são portadas para um ambiente virtualizado, devem ter seus níveis de recursos constantemente monitorados e ajustados para se evitar situações de degradação da qualidade do serviço ou prover uma melhor utilização do hardware. Nestas situações é importante implementar um Service Level Agreement (SLA) que controle a qualidade do serviço entregue por estas aplicações. Entretanto, os Monitores de Máquinas Virtuais, como por exemplo, o Xen, não possuem a funcionalidade de se realocar recursos com base nas regras definidas nos SLAs. Com o objetivo de superar esta limitação, este trabalho propõe a realocação dinâmica de recursos em ambientes virtualizados a partir de requisitos derivados de SLAs. A realocação de recursos, busca também atender a demanda por recursos, por exemplo, em uma máquina virtual (VM) que tenham recebido uma carga de trabalho maior do que a prevista no SLA, através da realocação de recursos (processador e memória) que não estejam sendo utilizados pelas demais VMs.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000389203-Texto+Completo-0.pdf: 6935100 bytes, checksum: 7b0d4097399f1b7fa7e32077309d3b40 (MD5) Previous issue date: 2007 / The electromagnetic environment in which electronic systems operate is becoming more and more hostile. The society observes with enthusiasm the rapid proliferation of a vast diversity of wireless electronic equipments. Unfortunately, this tendency yields as consequence the pollution of the frequency spectrum, and thus, increasing dramatically the environmental noise where we live. At the same time, it is fundamental for the acceptance and reliability of these electronic equipments that the applications running on their platforms do not fail due to such noisy environment. Therefore, it is fundamental to understand how the electromagnetic noise impacts the reliability of complex electronic systems (Systemson- Chip, SoC). Some companies worldwide have been concerned with this situation. They have proposed several commercial platforms to design and test of SoC. However, these platforms do not allow an adequate measurement of SoC susceptibility to electromagnetic interference (EMI). Such scenario motivated this work. In the following we propose a new platform, reconfigurable, to evaluate and improve SoC designs having in mind the electromagnetic noise immunity. This platform is based on the international standard IEC 62. 132 to design and test electronic systems, at the board level. The final goal of this standard is to dictate rules to allow precise measurements of the SoCs susceptibility to (radiated and conducted) EMI. The proposed platform is based on two specific and complementary boards. The first one is devoted to the radiated noise immunity measurement in a Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell (GTEM Cell) according to the standard IEC 62. 132-2 (IEC, 2004), whereas the second board is dedicated to the RF-conducted noise immunity measurement and was implemented according to the standards IEC 62. 132-4 and IEC 62. 132-2 (IEC, 2004), respectively. After the development of the proposed platform, a case-study based on the Xilinx soft-core processor, MicroBlaze, was designed by the Group SiSC and tested on the platform. The obtained results are rewarding and demonstrate the capability and flexibility of the proposed platform as a tool to evaluate the behavior of SoCs in EMIexposed environment. / O ambiente eletromagnético em que sistemas eletrônicos operam está tornando-se cada vez mais hostil. A sociedade observa com bastante entusiasmo a rápida proliferação de uma quantidade infindável de equipamentos eletrônicos sem fio (wireless). Infelizmente, esta tendência tem por conseqüência a poluição de forma dramática do espectro de freqüência, e portanto, aumentando o ruído intrínseco do ambiente onde vivemos. Por outro lado, é fundamental para a aceitação e a segurança destes equipamentos eletrônicos que estes não falhem devido ao ambiente eletromagnético. Assim, é de suma importância compreender como o ruído eletromagnético (Electromagnetic Interference, ou EMI) impacta a confiabilidade de sistemas integrados complexos (Systems-on-Chip, ou SoC). Algumas empresas em escala mundial têm demonstrado muita preocupação com este problema através do desenvolvimento de várias plataformas comerciais para o projeto e o teste de SoCs. Entretanto, estas plataformas não garantem medições adequadas da susceptibilidade dos sistemas eletrônicos à EMI. Este cenário nos motivou a propor uma plataforma de prototipagem reconfigurável para avaliar e aprimorar projetos de SoCs levando-se em consideração sua imunidade ao ruído eletromagnético. Esta plataforma é baseada em normas internacionais IEC 62. 132 para o projeto e o teste de sistemas eletrônicos, ao nível de placa. O objetivo final deste conjunto de normas é ditar regras que viabilizam a medição precisa da imunidade de circuitos integrados à EMI, tanto radiada quanto conduzida. A plataforma desenvolvida é baseada em duas placas específicas e complementares. A primeira é dedicada para o teste de imunidade ao ruído irradiado em uma Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell (GTEM Cell) de acordo com a norma IEC 62. 132-2 (IEC, 2004).A segunda placa é dedicada ao teste conduzido de ruído de RF e foi implementada de acordo com as normas IEC 62. 132-4 e IEC 62. 132-2 (IEC, 2004), respectivamente. Após o desenvolvimento da plataforma em questão, um estudo-de-caso baseado no processador soft-core da Xilinx, MicroBlaze, operando sob o controle do sistema operacional uCOS-II foi desenvolvido pelo Grupo SiSC e testado na plataforma. Os resultados dos ensaios são bastante motivadores e demonstram a capacidade e a flexibilidade da plataforma ser utilizada como ferramenta para avaliar o comportamento de SoCs em ambiente ruidoso do tipo EMI.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000434267-Texto+Completo-0.pdf: 2520284 bytes, checksum: bbfa8664e6bea88230921db35b045ec5 (MD5) Previous issue date: 2011 / The high complexity of real-time systems significantly increased the need of Real Time Operating Systems (RTOS) in order to simplify the design of them. In this context, RTOS based systems explore a number of features and facilities inherit in the RTOS, such as task management, competition, the memory access and interrupts. Thus, the RTOS performs like an interface between software and hardware. However, real-time systems are often affected by transient faults from different sources, such as electromagnetic interference (EMI), which may affect system functional behavior by degrading not only the aplications running on the system, but also the RTOS as well. In this context, the main idea behind this work is to implement an I-IP (Infrastructure Intellectual- Property) called RTOS-G, hardware-based, able to monitor the RTOS execution flow to detect faults affecting the sequence by which the processor executes the application tasks and the RTOS kernel as well. Finally, practical experiments are presented and discussed. When compared to RTOS native functions, such experiments demonstrate that the RTOS-G ensures a higher fault detection and a significantly lower fault latency. / A alta complexidade dos sistemas de tempo real aumentou significativamente a necessidade da utilização de Sistemas Operacionais de Tempo Real (RTOS - Real Time Operating System) com o objetivo de simplificar o projeto dos mesmos. Neste contexto, sistemas embarcados baseados em RTOS exploram uma série de funcionalidades e facilidades inerentes ao mesmo, tais como o gerenciamento de tarefas, a concorrência, o acesso à memória e as interrupções. Assim, o RTOS funciona com uma interface entre o software e o hardware. Porém, sistemas de tempo real são frequentemente afetados por falhas transientes oriundas de diferentes fontes, tal como a interferência eletromagnética (EMI - Eletromagnetic Interference), que pode gerar falhas capazes de degradar seu comportamento, afetando tanto a aplicação em execução quanto o sistema operacional embarcado. Neste contexto, a principal ideia por trás deste trabalho é a implementação de uma Infrastructure Intellectual-Property (I-IP) denominado RTOS-Guardian (RTOS-G), baseada em hardware, capaz de monitorar o fluxo de execução do RTOS com o intuito de detectar falhas que eventualmente alterem a ordem de execução das tarefas que compõem a aplicação. Ao final, experimentos práticos baseados em uma técnica de injeção de falhas por hardware demonstram que, quando comparado com os mecanismos implementados pelo RTOS que visam proteger e monitorar a execução das principais operações de controle funcional e de fluxo do RTOS, o RTOS-G garante uma detecção de falhas mais elevada e uma latência de detecção de falhas bastante inferior.