Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-28T04:10:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344671.pdf: 991636 bytes, checksum: 2e9b1460f30d38b6d198a17b08fe6d42 (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : Rigid partitions of components or modules in a hardware/software co-design flow can lead to suboptimal choices in embedded systems with dynamic or unpredictable runtime requirements. Field-Programmable Gate Array (FPGA) reconfiguration can help systems cope with dynamic non-functional requirements such as performance and power, hardware defects due to Negative-Bias Temperature Instability (NBTI) and Process, Voltage and Temperature (PVT) variations, or application requirements unforeseen at design time. This work proposes a framework for reconfigurable components whereby the reconfiguration of a component implementation is performed transparently without user intervention. The reconfiguration process is confined in system?s idle time without interfering with or being interfered by other activities occurring in the system or even peripherals performing I/O. For components with multiple implementations, our approach opportunistically and speculatively monitors system load and performance parameters to check when the reconfiguration can start. The framework differs from previous approaches in its syntax and semantics for reconfigurable components which are preserved across the multiple implementations in different substrates and the reconfiguration process that can be split into multiple steps. To quantify the impact of I/O interference on FPGA reconfiguration, we measured the execution time when loading bitstreams containing hardware components implementations from memory to the FPGA reconfiguration interface with multiple peripherals performing I/O in parallel. Moreover, a Private Automatic Branch Exchange (PABX) case study investigated the deployment of reconfigurable components in a scenario with timing constraints. A reconfiguration policy for the PABX components was proposed to deal with the unpredictable number of calls it receives by using reconfigurable hardware resources without degrading voice quality due to reconfiguration. Furthermore, we explored trade-offs between power consumption, execution time, and accuracy in a set of reconfigurable mathematical components.<br> / O particionamento estático de componentes ou módulos ao realizar o co-design hardware/software pode levar a escolhas insatisfatórias em sistemas embarcados com requisitos dinâmicos e imprevisíveis durante tempo de execução. A reconfiguração dinâmica de Field-Programmable Gate Arrays {FPGAs) pode ajudar sistemas a se adaptar em requisitos dinâmicos e não funcionais como desempenho e consumo de energia, defeitos de hardware devido ao fenômeno Negative-Bias Temperature Instability (NBTI) e variações de Processo, Tensão e Temperatura ou ainda requisitos da aplicação que não foram levados em consideração em tempo de projeto. Esse trabalho propõe um framework para componentes reconfiguráveis onde a reconfiguração da implementação de um componente é realizada de maneira transparente e sem a intervenção do usuário. O processo de reconfiguração é confinado no tempo ocioso do sistema sem interferir ou sofrer interferência de outras atividades ou mesmo periféricos realizando operações de entrada/saída. Para componentes com múltiplas implementações, nossa abordagem monitora de maneira especulativa a carga do sistema e contadores de desempenho para escolher o momento em que a reconfiguração deve se iniciar. O framework se difere de trabalhos anteriores devido à sintaxe e semântica para componentes reconfiguráveis que são preservadas nas múltiplas implementações e em diferentes substratos e no processo de reconfiguração que pode ser dividido em diversos passos. Para quantificar o impacto da interferência de entrada/saída na reconfiguração de FPGAs, foi medido o tempo de execução para carregar bitstreams contendo implementações de componentes em hardware da memória para a interface de reconfiguração de FPGA com diversos periféricos realizando operações de entrada/saída em paralelo. Além disso, o estudo de caso de um Private Automatic Branch Exchange (PABX) investigou o uso de componentes reconfiguráveis num cenário com requisitos temporais. Uma política de reconfiguração para os componentes do (PABX) foi proposta para lidar o número imprevisível de chamadas recebidas através de recursos reconfiguráveis sem degradar a qualidade da reprodução da voz devido à reconfiguração. Foram também explorados os trade-offs entre consumo de energia, tempo de execução e exatidão dos resultados num conjunto de componentes implementando operações matemáticas.

Orientadores: Fernando Antonio Campos Gomide, Rosangela Ballini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T17:20:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maciel_LeandrodosSantos_M.pdf: 2052895 bytes, checksum: a88ae55ebe5e6a0ea1053d3c5aef5f66 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho propõe a utilização de técnicas de inteligência computacional para a estimação e previsão da estrutura a termo das taxas de juros, com base em dados dos mercados de renda fixa dos Estados Unidos e Brasil. Para o problema de estimação da curva de juros, as técnicas de computação evolucionária, Algoritmos Genéticos, Evolução Diferencial e Estratégias Evolutivas, foram comparadas com abordagens tradicionais da literatura, como mínimos quadrados não-lineares e programação quadrática sequencial. A motivação da aplicação de técnicas de computação evolucionária no problema de estimação da estrutura a termo busca superar limitações como não-convergência e elevada instabilidade dos parâmetros à inicialização. Além disso, recentemente, a literatura tem apontado o elevado desempenho dos algoritmos genéticos em problemas de modelagem da curva de rendimentos. Outra contribuição deste trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo nebuloso evolutivo de aprendizado participativo estendido, denominado ePL+, que inclui em sua versão original, ePL, mecanismos para aumentar sua autonomia e adaptabilidade na modelagem de sistemas complexos. Dessa forma, o modelo ePL+ e outros modelos nebulosos funcionais evolutivos foram avaliados na questão da previsão das taxas futuras de juros, em contraposição com modelos econométricos baseados em processos autoregressivos e modelos de redes neurais artificiais multi-camadas, uma vez que a evolução das taxas de juros apresenta uma dinâmica altamente não-linear e variante no tempo, justificando a ideia de modelagem adaptativa. O desempenho dos métodos considerados foi avaliado em termos de métricas de erro, complexidade computacional e por meio de testes estatísticos paramétricos e não-paramétricos, MGN e SIGN, respectivamente. Os resultados evidenciaram o elevado potencial dos modelos de inteligência computacional na estimação e previsão da estrutura a termo em ambas economias consideradas, constatado pelo melhor desempenho, em termos de ajuste e significância estatística, em relação às técnicas de otimização de parâmetros e econométricas mais utilizadas na literatura / Abstract: This work proposes the term structure of interest rates modeling and forecasting using computational intelligence techniques, based on data from the US and Brazilian fixed income markets. The yield curve modeling includes the use of some evolutionary computation methods like Genetic Algorithms, Differential Evolution and Evolution Strategies in comparison with traditional optimization techniques such as nonlinear least squares and sequential quadratic programming. The motivation behind the use of evolutionary computation to yield curve estimation aims to overcome limitations like non-convergence and high parameters instability to initialization. Moreover, recently, the literature has been shown the higher performance of genetic algorithms in yield curve modeling problems. This work also contributes by developing an extended participatory learning fuzzy model, called ePL+, which includes on its original version, ePL, mechanisms to improve its autonomy and adaptability in complex systems modeling. Therefore, the ePL+ model and some evolving functional fuzzy approaches were evaluated in the future interest rates forecasting, as opposed to econometric models based on autoregressive processes and multilayer artificial neural networks methodologies, since interest rates evolution shows a high non-linear dynamics and also time-varying, justifying the idea of adaptive modeling. Models' performance were compared in terms of error measures, computational complexity and by parametric and non-parametric statistical tests, MGN and SIGN, respectively. The results reveal the high potential of computational intelligence methods to deal with the term structure modeling and forecasting for both economies considered, as pointed out by their adjustment and statistical superior performance then traditional optimization and econometrics techniques reported in the literature / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Maria Beatriz Felgar de Toledo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:41:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pierre_AllynGreydeAlmeidaLima_M.pdf: 1760009 bytes, checksum: 4af51767131cfa3c30ee8f7ea8830949 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Dentre as tecnologias emergentes, a computação móvel tem a sua posição de destaque. Os dispositivos móveis estão mais presentes na vida das pessoas e contendo aplicações mais sofisticadas e semelhantes às executadas em computadores pessoais. Num mundo globalizado, onde o tempo é escasso e valioso, os dispositivos móveis mantêm as pessoas em contato com informações e atividades que elas desejam enquanto elas estão em movimento. Um exemplo recente é aumento do uso da internet em celulares, permitindo que os usuários acessem diversos tipos de aplicações, tendo grande parte delas interação com bancos de dados. Apesar de atrativa, a computação móvel traz desafios ao desenvolvedor, pois ele deve considerar os recursos limitados tais como largura de banda, conectividade e o alto custo da obtenção de dados. Nesse contexto, as transações representam um importante papel de garantir que o dinamismo do ambiente da computação móvel não comprometa a confiabilidade das aplicações. Porém, algumas aplicações não podem ser implementadas considerando o modelo de transações tradicional, pois elas têm um tempo mais longo de duração do que aquelas convencionalmente modeladas. Sendo assim, as configurações de uma transação realizadas no início de sua execução podem deixar de ser adequadas no decorrer da sua execução, devido às mudanças no ambiente. Diversos modelos de transações têm sido apresentados na literatura para atender a esse ambiente. Apesar de muitas idéias interessantes e relevantes, alguns modelos não permitem que a adaptação diante da variação dos recursos seja realizada durante a execução de uma transação e quando permitem, eles realizam grandes reconfigurações arquiteturais. Motivada por essas questões, essa dissertação propõe transações reconfiguráveis, isto é, a configuração dinâmica de mecanismos transacionais antes do início da transação e a reconfiguração de propriedades transacionais durante sua execução. Para que a reconfiguração dinâmica fosse realizada, um modelo de componentes chamado OpenCOM foi utilizado na arquitetura proposta, por este ser reflexivo, leve e independente de plataforma. O nível de isolamento é a propriedade transacional que poderá ser reconfigurada durante a transação e o controle de concorrência é o mecanismo que garantirá o isolamento entre as transações e poderá ser configurado antes do início da transação. A configuração do controle de concorrência é uma contribuição inovadora dessa dissertação, pois em muitos trabalhos existentes não é possível a configuração desse mecanismo transacional. A fim de validar a arquitetura proposta, um protótipo de um sistema de vendas foi desenvolvido. Através dessa implementação foi possível analisar os impactos da reconfiguração durante uma transação / Abstract: Among the emerging technologies, mobile computing has its position of prominence. Mobile devices are more present in people's lives and with more sophisticated applications similar to those implemented in personal computers. In a globalized world where time is scarce and of great importance, mobile devices keep people in touch with information and activities they want while they are moving. A recent example is the increasing use of the Internet on mobile phones allowing users to access various types of applications and much of them interacting with databases. Although attractive, the mobile computing brings challenges to the developer because he must consider the limited resources such as bandwidth, connectivity and the high cost of obtaining data. In this context, the transactions represent an important role to ensure that the dynamic environment of mobile computing does not compromise the reliability of applications. However some applications cannot be implemented given the traditional transactions models because they have a longer duration than those conventionally shaped. Therefore the settings of a transaction carried out before its execution may not be appropriate during the execution due to changes in the environment. Various transactions models have been reported in the literature to serve this environment. Although having many interesting and relevant ideas, some models do not allow the adaptation in the face of change of resources during the execution of a transaction and when this is allowed, they require many transactional reconfigurations. Motivated by these issues, this dissertation proposes reconfigurable transactions that are the dynamic configuration of transactional mechanisms before the beginning of the transaction and the reconfiguration of transactional properties during its execution. For dynamic reconfiguration, a component model called OpenCOM has been used in the proposed architecture because it is reflective, lightweight and platform-independent. The isolation level is the property that may be reconfigured during the transaction and the concurrency control is the mechanism that ensures the isolation between the transactions and it can be configured before the beginning of transaction. The configuration of concurrency control is an original contribution of this dissertation because many works do not allow the configuration of this transactional mechanism. In order to validate the proposed architecture, a prototype of a sales system has been developed. Through this implementation it was possible to analyze the impacts of the reconfiguration during a transaction / Mestrado / Sistemas Distribuidos / Mestre em Ciência da Computação