Uma das tendências para o aumento do desempenho dos sistemas de computação atuais tem sido a distribuição do processamento em uma rede de computadores. Já foram pesquisados diversos modelos para obter essa distribuição, e um dos que tem se mostrado mais promissor é aquele no qual o controle da distribuição é efetuado diretamente pelo sistema operacional. Um sistema operacional desse tipo é chamado de sistema operacional distribuído[TAN85], e seu principal objetivo e fornecer a seus usuários a ilusão de uma maquina uniprocessadora constituída pela soma dos recursos oferecidos pelos componentes da rede. A forma de realizar tal ilusão é o sistema operacional controlar a utilização dos recursos distribuídos para o usuário, independentemente de onde estejam localizados, a medida que sejam requisitados e estejam disponíveis. Esta sendo desenvolvido no CPGCC da UFRGS o projeto DIX, cujo objetivo é o desenvolvimento de um Sistema Operacional Distribuído. Para o desenvolvimento desse projeto, foi tornado como base o sistema operacional MINIX. As principais razoes dessa opção foram: o alto grau de modularidade do MINIX, a utilização do paradigma de troca de mensagens para comunicação entre processos e a sua disponibilidade. A plataforma de hardware inicial para o desenvolvimento do projeto é um grupo de estações de trabalho Proceda. Tais estações caracterizam-se por possuir internamente dois elementos processadores distintos. O projeto DIX teve inicio com o porte do sistema operacional MINIX para o ambiente multiprocessador heterogêneo das estações. Devido a necessidade de comunicação entre as estações e a indisponibilidade de hardware adequado para tal, foi desenvolvida uma forma alternativa de comunicação, baseada na utilização da interface paralela existente nas estações. Este trabalho descreve o núcleo do sistema operacional. A filosofia adotada foi torná-lo o mais simples possível, colocando em processos servidores, externos ao núcleo, grande parte das tarefas. Outro objetivo foi alterar o mínimo possível a interface original do MINIX, para que as camadas superiores do sistema continuassem em funcionamento. Dessa forma, a principal função do núcleo é fornecer aos processos mecanismos para troca de mensagens e transferência de dados entre processos. Foi desenvolvido um método para a identificação global dos processos, que permite identificar cada processo do sistema de forma unívoca e um mecanismo de comunicação entre processos que suporta transparência de localidade, migração de processos e falhas em nodos da rede. / One of the modern trends in Computer Science has been the use of distribution to improve system performance. Many models of distribution have been proposed, and the most promising one is that in which the distribution is directly controlled by the operating system. Such type of system is called a distributed operating system[TAN85], and its main goal is to provide its users an illusion of an uniprocessor system more powerful than its components. The operating system controls the utilization of the distributed resources in a transparent way, in order to present such illusion to its users. There is a project, named DIX, under development at CPGCC/UFRGS, whose goal is to gather experience in the field while developing a distributed operating system. The MINIX operating system has been chosen as a software basis for the project, because of its high degree of modularity, its message passing IPC paradigm and the availability of its source code. The initial hardware configuration is a set of Proceda workstations. Those workstations have two distincts processors that can run in parallel. The project was started with the porting of MINIX to the workstations' heterogeneous multiprocessor environment. Due to the need of information exchange among the workstations and to the unavailability of suitable communication hardware, an alternative communication scheme was developed. This work describes the kernel of the operating system. The adopted methodology was to keep it as simple as possible, putting a great number of tasks in server processes outside the kernel. Another goal was to preserve the MINIX original interface, so that the upper layers of the system could remain functional. So, the main purpose of the kernel is to supply an efficient message exchange mechanism. That mechanism supports locality transparency: the sender of a message is not aware of the destination location, and it is even possible that processes migrate. A method has been developed for the global unique identification of processes.

Uma das tendências para o aumento do desempenho dos sistemas de computação atuais tem sido a distribuição do processamento em uma rede de computadores. Já foram pesquisados diversos modelos para obter essa distribuição, e um dos que tem se mostrado mais promissor é aquele no qual o controle da distribuição é efetuado diretamente pelo sistema operacional. Um sistema operacional desse tipo é chamado de sistema operacional distribuído[TAN85], e seu principal objetivo e fornecer a seus usuários a ilusão de uma maquina uniprocessadora constituída pela soma dos recursos oferecidos pelos componentes da rede. A forma de realizar tal ilusão é o sistema operacional controlar a utilização dos recursos distribuídos para o usuário, independentemente de onde estejam localizados, a medida que sejam requisitados e estejam disponíveis. Esta sendo desenvolvido no CPGCC da UFRGS o projeto DIX, cujo objetivo é o desenvolvimento de um Sistema Operacional Distribuído. Para o desenvolvimento desse projeto, foi tornado como base o sistema operacional MINIX. As principais razoes dessa opção foram: o alto grau de modularidade do MINIX, a utilização do paradigma de troca de mensagens para comunicação entre processos e a sua disponibilidade. A plataforma de hardware inicial para o desenvolvimento do projeto é um grupo de estações de trabalho Proceda. Tais estações caracterizam-se por possuir internamente dois elementos processadores distintos. O projeto DIX teve inicio com o porte do sistema operacional MINIX para o ambiente multiprocessador heterogêneo das estações. Devido a necessidade de comunicação entre as estações e a indisponibilidade de hardware adequado para tal, foi desenvolvida uma forma alternativa de comunicação, baseada na utilização da interface paralela existente nas estações. Este trabalho descreve o núcleo do sistema operacional. A filosofia adotada foi torná-lo o mais simples possível, colocando em processos servidores, externos ao núcleo, grande parte das tarefas. Outro objetivo foi alterar o mínimo possível a interface original do MINIX, para que as camadas superiores do sistema continuassem em funcionamento. Dessa forma, a principal função do núcleo é fornecer aos processos mecanismos para troca de mensagens e transferência de dados entre processos. Foi desenvolvido um método para a identificação global dos processos, que permite identificar cada processo do sistema de forma unívoca e um mecanismo de comunicação entre processos que suporta transparência de localidade, migração de processos e falhas em nodos da rede. / One of the modern trends in Computer Science has been the use of distribution to improve system performance. Many models of distribution have been proposed, and the most promising one is that in which the distribution is directly controlled by the operating system. Such type of system is called a distributed operating system[TAN85], and its main goal is to provide its users an illusion of an uniprocessor system more powerful than its components. The operating system controls the utilization of the distributed resources in a transparent way, in order to present such illusion to its users. There is a project, named DIX, under development at CPGCC/UFRGS, whose goal is to gather experience in the field while developing a distributed operating system. The MINIX operating system has been chosen as a software basis for the project, because of its high degree of modularity, its message passing IPC paradigm and the availability of its source code. The initial hardware configuration is a set of Proceda workstations. Those workstations have two distincts processors that can run in parallel. The project was started with the porting of MINIX to the workstations' heterogeneous multiprocessor environment. Due to the need of information exchange among the workstations and to the unavailability of suitable communication hardware, an alternative communication scheme was developed. This work describes the kernel of the operating system. The adopted methodology was to keep it as simple as possible, putting a great number of tasks in server processes outside the kernel. Another goal was to preserve the MINIX original interface, so that the upper layers of the system could remain functional. So, the main purpose of the kernel is to supply an efficient message exchange mechanism. That mechanism supports locality transparency: the sender of a message is not aware of the destination location, and it is even possible that processes migrate. A method has been developed for the global unique identification of processes.

Technological development has significantly reduced the distance between the performance of systems designed using reconfigurable computing and dedicated hardware. The main sources of performance are the high density level of the FPGAs and the resources? improvement offered by manufacturers, who make more its use more attractive in a variety of applications, emphatically in systems that demand a high degree of flexibility. In this context, the objective of this work consists on the exploration of the resources offered by FPGAs for the development of a multiprocessed platform with the purpose of parallel execution of tasks. In this way, the eCos operating system was modified, with the addition of new characteristics to support of the Symmetric Multiprocessing model, using three soft-Core Altera Nios II processors. On this operating system, all parallelism is directly related to execution of the threads. This platform was analyzed and validated through the execution of parallel algorithms, emphasizing aspects of performance and flexibility compared to other architectures. This work contributes for reaching better results in the execution of tasks in robotics area, which belongs to a domain that demand great competition of tasks, mainly in modules that involve interaction with the external environment / Technological development has significantly reduced the distance between the performance of systems designed using reconfigurable computing and dedicated hardware. The main sources of performance are the high density level of the FPGAs and the resources? improvement offered by manufacturers, who make more its use more attractive in a variety of applications, emphatically in systems that demand a high degree of flexibility. In this context, the objective of this work consists on the exploration of the resources offered by FPGAs for the development of a multiprocessed platform with the purpose of parallel execution of tasks. In this way, the eCos operating system was modified, with the addition of new characteristics to support of the Symmetric Multiprocessing model, using three soft-Core Altera Nios II processors. On this operating system, all parallelism is directly related to execution of the threads. This platform was analyzed and validated through the execution of parallel algorithms, emphasizing aspects of performance and flexibility compared to other architectures. This work contributes for reaching better results in the execution of tasks in robotics area, which belongs to a domain that demand great competition of tasks, mainly in modules that involve interaction with the external environment

Este trabalho descreve o projeto e a implementação de instrumentação eletrônica dedicada para neurobiofísica, com foco para pesquisas em codificação neural com invertebrados. Foram desenvolvidos sistemas de tempo real, controlados por computador, para a aquisição de tempos de disparo de spikes neurais oriundos de neurônios do cérebro de moscas, e para a geração de sinais de controle de estímulos visuais gerados a uma taxa de varredura vertical de 500Hz, usado para estimulações visuais em invertebrados. Estes sistemas possuem hardware dedicado, incluindo front end analógico, hardware digital baseado em FPGAs, hospedado em microcomputador IBM/PC compatível, que prove a interface do sistema com o usuário. Dois protótipos foram construídos, sendo o primeiro com ênfase em hardware dedicado, e o segundo com ênfase em sistema operacional de tempo real para controle do hospedeiro. Ambos sistemas estão sendo utilizados no laboratório Dipteralab do IFSC, para o estudo da transmissão da informação no duto óptico da mosca / This work describes the project and implementation of custom build electronic instrumentation to be used in neurobiophysical research, more precisely in neural coding experiments with invertebrates. A hard real time computer controlled integrated system was developed capable to acquire the timestamps of evoked neural spikes of a fly submitted to visual stimuli. The visual stimuli generator is a custom build system connected to the hard real time computer capable to generate images at a frame rate of 500Hz. Dedicated hardware was developed, including an analog front end and FPGA based digital circuits. The IBM/PC compatible computer hosted hardware provides the system interface with the end user. Two prototypes were build, one based on dedicated hardware and the other based on real time routines executed on the host computer. Both systems are in use at the Dipteralab of our institute to study the information transmission of the optic flow signal in fly.

O desempenho do sistema de memória virtual depende diretamente da qualidade da política de gerência de memória. Estratégias podem ser desenvolvidas para melhorar tal desempenho: uma delas é criar novas políticas de gerência de memória que tenham, ao mesmo tempo, bom desempenho e simplicidade; outra maneira é desenvolver técnicas e incluir informações para auxiliar as políticas já existentes. Este trabalho procura mostrar uma estratégia para auxiliar políticas de substituição com a finalidade de obter bom desempenho em um sistema de gerência de memória, sem a necessidade de alterar o comportamento da política de substituição. Para isso, foi utilizada a técnica de busca antecipada de páginas em conjunto com a informação de frequência de acessos, obtida por meio de um método usado em processamento estatístico de linguagem natural. Os resultados mostram, além do bom desempenho, que a mesma estratégia pode ser adotada em qualquer algoritmo. / The virtual memory system performance depends directly on the quality of the memory management policy. Strategies can be developed to improve such performance: one of them is creating new memory management policies that present, at the same time, simplicity and good performance; another one is developing techniques and include information that will aid the policies that already exist. This paper aims to show a strategy that will aid replacement policies in order to obtain a good performance in a memory management system without changing the replacement policy behavior. To do so, a page prefetching technique along with information about access frequency, obtained through a method used in a statistical natural language processing, was used. The results show, besides the good performance, that the same strategy can be adopted in any algorithm.

Nas últimas décadas, muitos pesquisadores dedicaram-se a avançar o modelo atual de abstração de processos, seja por meio da adição de camadas extras de segurança, seja em busca de melhorias de desempenho, ou ainda com o objetivo de fornecer suporte para novos recursos de hardware. Tais melhorias são relevantes porque abstrações de processos em SOs de propósito geral representam o ponto de encontro de diversos recursos de interesse dos usuários. Processos representam a convergência entre a aplicação dos usuários, os modelos de programação oferecidos pelo SO e a utilização dos recursos de hardware. Os esforços para expandir as capacidades dos SOs no nível da abstração de processos abrem uma nova área de pesquisa ainda pouco explorada. Nesta dissertação, após um levantamento preliminar dos trabalhos relacionados ao tema, nos concentramos em 9 pesquisas que foram selecionadas levando-se em consideração aspectos como as propostas de implementação adotadas por elas e o seu impacto na literatura da área. Desses trabalhos, derivamos um conjunto de características que consideramos importantes para guiar o desenvolvimento da próxima geração de abstrações de processos. Partindo de tais características, propomos um modelo teórico chamado de bead cujo o objetivo é ilustrar os desafios e vantagem em se expandir as abstrações de processos. Além disso, sugerimos uma coleção de microbenchmarks que podem ser utilizados para revelar parte dos impactos de novas abstrações de processos. Por fim, realizamos uma discussão sobre aplicações de uso cotidiano que podem ser utilizadas para a validação dessas propostas e que também possam delas se beneficiar. / In recent decades, many researchers committed to pushing forward the current model of process abstraction, either by adding extra layers of security or seeking performance improvements or even providing support for new hardware. Such enhancements are relevant because process abstractions in general-purpose OSes represent the meeting point of several aspects of users concern. Processes join together user applications, programming models provided by the OS and hardware resources access. Efforts to expand OS capabilities at the process abstraction level represent a new and underexplored research field. In this thesis, after a preliminary survey of the area, we selected nine works to focus on by considering aspects such as their implementation approach and their impact on the literature. From these works, we extracted a set of characteristics that we consider essential to guide the development of the next generation of process abstractions. Based on such characteristics, we propose a theoretical model called bead, which illustrates the challenges and advantages of expanding process abstractions. Furthermore, we suggest a collection of microbenchmarks that can be used to reveal some of the impacts of new process abstractions. Finally, we discuss real-world applications that can be used to validate these proposals, and that could also benefit from them.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 389203.pdf: 6935100 bytes, checksum: 7b0d4097399f1b7fa7e32077309d3b40 (MD5) Previous issue date: 2007-02-15 / O ambiente eletromagn?tico em que sistemas eletr?nicos operam est? tornando-se cada vez mais hostil. A sociedade observa com bastante entusiasmo a r?pida prolifera??o de uma quantidade infind?vel de equipamentos eletr?nicos sem fio (wireless). Infelizmente, esta tend?ncia tem por conseq??ncia a polui??o de forma dram?tica do espectro de freq??ncia, e portanto, aumentando o ru?do intr?nseco do ambiente onde vivemos. Por outro lado, ? fundamental para a aceita??o e a seguran?a destes equipamentos eletr?nicos que estes n?o falhem devido ao ambiente eletromagn?tico. Assim, ? de suma import?ncia compreender como o ru?do eletromagn?tico (Electromagnetic Interference, ou EMI) impacta a confiabilidade de sistemas integrados complexos (Systems-on-Chip, ou SoC). Algumas empresas em escala mundial t?m demonstrado muita preocupa??o com este problema atrav?s do desenvolvimento de v?rias plataformas comerciais para o projeto e o teste de SoCs. Entretanto, estas plataformas n?o garantem medi??es adequadas da susceptibilidade dos sistemas eletr?nicos ? EMI. Este cen?rio nos motivou a propor uma plataforma de prototipagem reconfigur?vel para avaliar e aprimorar projetos de SoCs levando-se em considera??o sua imunidade ao ru?do eletromagn?tico. Esta plataforma ? baseada em normas internacionais IEC 62.132 para o projeto e o teste de sistemas eletr?nicos, ao n?vel de placa. O objetivo final deste conjunto de normas ? ditar regras que viabilizam a medi??o precisa da imunidade de circuitos integrados ? EMI, tanto radiada quanto conduzida. A plataforma desenvolvida ? baseada em duas placas espec?ficas e complementares. A primeira ? dedicada para o teste de imunidade ao ru?do irradiado em uma Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell (GTEM Cell) de acordo com a norma IEC 62.132-2 (IEC, 2004). A segunda placa ? dedicada ao teste conduzido de ru?do de RF e foi implementada de acordo com as normas IEC 62.132-4 e IEC 62.132-2 (IEC, 2004), respectivamente. Ap?s o desenvolvimento da plataforma em quest?o, 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 s?o 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

This thesis presents a very efficient and simple approach to native code generation and dynamic code loading for the RTOS RTEMS on the Blackfin architecture. The whole solution is intended for PLCs implementing the IEC 61131-3 standard. The second part of the solution, native code loading on RTEMS, is also usable for code updates in satellite applications. For the code generation modern parser generator tools have been used to implement a language translator from Instruction List to C language. The generated C language is then feed to the freely distributable GCC compiler which generates efficient native code. This native code is later on loaded and executed on a Blackfin CPU. The execution environment RTEMS has been ported to the Blackfin architecture. RTEMS is a hard real-time operating system which has been widely used in space applications. For the dynamic loading and linking of the native code 2 different loaders have been evaluated and compared. Those loaders are of special interest for satellite applications because they allow for much faster software update over slow communication links. The final systems achieves a speedup of approximately 4 compared to a traditional interpreted IEC 61131-3 system.

A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de um software aplicativo, com características de um serviço de supervisão, que possibilite o acesso a dados de sensores padrão FieldBus remotamente, através de rede de computadores, utilizando protocolos usuais de comunicação; adotamos o protocolo TCP / IP, aliado ao conceito de sockets para ambiente Windows, por ser um "padrão de fato" difundido mundialmente. Inicialmente, são apresentados os conceitos básicos ligados a redes de computadores, tais como o modelamento OSI e suas camadas, para posteriormente justificar o uso de determinadas camadas pelo padrão FieldBus. A seguir, tratamos do assunto do paradigma de sockets do Winsock, com a finalidade de expandir a funcionalidade dos sockets originais de Berkeley, acrescentando extensões específicas para suportar a natureza orientada a mensagens do ambiente operacional Windows, utilizado como plataforma para o desenvolvimento do software aplicativo. Finalmente, são apresentados os resultados quando da utilização dos serviços supervisórios, comprovando assim a eficiência e a possibilidade de utilização de uma rede padrão FieldBus combinada a uma rede padrão Ethernet.

O aumento explosivo das redes de computadores tem exigido uma gerência mais eficaz das mesmas, no sentido de tentar evitar a interrupção de seus serviços - a gerência pró-ativa. Para implementar esta idéia, é necessário agregar inteligência aos sistemas de gerência existentes. O conheciemnto envolvido é complexo, e a falta de experiência dos administradores permanece como uma das maiores deficiências desta área. Assim, o uso de métodos, técnicas e ferramentas da Inteligência Artificial aparece como um caminho promissor para a obtenção de uma gerência pró-ativa. Este trabalho apresenta uma proposta de gerência inteligente pró-ativa, concentrando-se no tratamento das informações fornecidas pelo protocolo RMON (Remote Monitoring), e no tratamento de alguns parâmetros do sistema operacional UNIX. O conhecimento extraído do contato com empresas e administradores de redes foi representado utilizando-se regras de produção para gerar um Sistema Especialista, o SEGRE- Sistema Especialista para a Gerência Pró-ativa de Redes de Computadores. O Sistema Especialista é automaticamente ativado para a pesquisa de problemas potenciais, e, por si, tenta corrigí-los. Isto não sendo possível, comunica-se, via e-mail, com o administrador da rede, baseado nas etapas de seu plano de ação. Possui também uma interface interativa, para permitir a realimentação das ações do administrador ao SEGRE.