En esta tesis se investigaron modelos de simulación en tiempo real para animaciones de superficies líquidas, basados en un modelo de Lattice Boltzmann de la física de aguas superficiales. La implementación de dichos modelos permitió implementar un motor físico capaz de producir escenas de estanques o aguas abiertas, cuya superficie reacciona a las perturbaciones introducidas interactivamente por el usuario. Estas perturbaciones pueden ser por ejemplo la agitación provocada por un objeto movible (hélice, barco u otro objeto definido mediante una triangulación arbitraria), u otro tipo de perturbaciones externas, como por ejemplo efectos de lluvia. Un aspecto significativo del modelo investigado fue el tratamiento de bordes y obstáculos internos móviles, que intervienen como condiciones de contorno en el esquema numérico. Se implementó para ello un modelo completo de interacción fluido-objeto que simula en forma flexible escenarios de ondas producidas por embarcaciones, reflejos del frente de onda en puentes, y otras situaciones de interés en animación, tanto para la animación de efectos especiales como para simuladores de entrenamiento náutico. En particular, se propuso una estrategia novedosa para el cálculo de la fuerza de flotabilidad basada en la integral de la presión del fluido sobre la superficie sumergida del objeto. El método propuesto es más versátil y exacto que otros esquemas que estiman el volumen y aproximan el centro de carena, y es muy fácil de incorporar a cualquier implementación de simulación de fluidos basada en grillas. Los tiempos de cálculo obtenidos son razonables y permiten utilizar el método en aplicaciones de computación gráfica interactivas con una adecuada tasa de cuadros por segundo en equipos de cómputo convencionales. La validación se realizó con escenarios tridimensionales, mostrando muy buena concordancia con otras simulaciones y métodos numéricos más sofisticados y que consumen muchos más recursos. El modelo completo de simulación está disponible en Internet1 para ser utilizado como biblioteca y ha sido descargado más de 4.000 veces con visitas de Croacia, EEUU, Rusia y Turquía. Adicionalmente, los videos generados a partir de esta tesis, han conseguido más de 21.000 visitas en el sitio Youtube. La facilidad de uso del módulo ha hecho que se utilice en aplicaciones de campos tan variados como el arte escénico, la domótica o los videojuegos. Clasificación (ACM CSS 1998): I.3.5 Computer Graphics - Computational Geometry and Object Modeling, Physically based modeling. I.3.7 Computer Graphics - Three-Dimensional Graphics and Realism, Animation. Palabras clave: LBM, Animación basada en física, Computación Gráfica, Simulación de superficies de fluido / This thesis presents the research results of real-time algorithms for interactive liquid surfaces animation, based on a Lattice Boltzmann model which represents the surface-water interface equations. These results are developed and thoroughly tested, resulting in a physical engine able to produce dynamic scenes of ponds or open waters, with surfaces that react to the perturbations introduced interactively by the users. Examples of these perturbations are the agitation induced by moving objects (ships, propellers, or any specific object defined by an arbitrary triangulation), or other type of external perturbation, like rain drops. A major topic developed in this work was the treatment of fixed and dynamic borders, like bridges’ columns or boats, which are represented as dynamic boundary conditions or external forces that interact with the numeric simulation. The solution led to a complete model for fluid-structure interaction (i.e., fluid-to-structure and structure-to fluid) that provides flexible representations of waves produced by boats, wave reflections in bridges, and other situations of interest in computer animation, either for the creation of special effects or in the graphic support of nautical training simulators. In particular, a novel strategy for the calculation of the buoyancy force was introduced, based in the integration of the hydrostatic pressure over the solid immersed surfaces. The proposed method is more versatile and accurate than other schemes based on the tracking of the center of buoyancy, and it is very easy to implement in grid based representations. Even though the main purpose of this work was aimed to produce physically and visually accurate simulations, the resulting implementation achieves reasonable calculation times. Thus, the application of this model in interactive computer graphics achieves an adequate frame rate using conventional desktop computers without losing accuracy, using more efficiently the computational resources than other more sophisticated numerical methods. The engine is freely available on the Internet2 as a library, which was downloaded more than 4,000 times including visits from Croacia, USA , Russia and Turkey. Additionally, the videos generated using the product of the present thesis have been viewed by more than 21,000 visits in YouTube. The flexibility of the engine was demonstrated in the variety of applications generated from it, like scenic art, domotics and videogames. Clasification (ACM CSS 1998): I.3.5 Computer Graphics - Computational Geometry and Object Modeling, Physically based modeling. I.3.7 Computer Graphics - Three-Dimensional Graphics and Realism, Animation. Keywords: LBM, Physics based animation, Computer Graphics, Surface waters.

Los sistemas informáticos se encuentran presentes en muchos ámbitos, desde los relacionados con la industria hasta el hogar. Cada vez con más frecuencia, uno de los requisitos principales a la hora de diseñar sistemas informáticos es que presenten un alto grado de confiabilidad, especialmente aquellos considerados como críticos, ya que su mal funcionamiento puede poner el peligro la integridad de las personas o puede ocasionar grandes pérdidas económicas. Además, la confiabilidad también puede ser un factor importante en su expansión y competitividad en el mercado. La confiabilidad permite al usuario depositar una confianza justificada en el funcionamiento del producto y debe ser evaluada antes de su fase operacional mediante la verificación y validación del comportamiento del sistema según el servicio especificado tanto en condiciones normales como en presencia de fallos. Sin embargo la tasa de fallos en un sistema informático suele ser baja, siendo necesario recurrir a técnicas de validación experimental como la Inyección de Fallos que aceleran la validación mediante la introducción deliberada y controlada de fallos en el sistema. En general, el efecto de los fallos físicos en los semiconductores actuales, donde el incremento de la frecuencia de funcionamiento y la densidad de integración son notables, es más importante que el observado con tecnologías menos avanzadas. Ya no es justificable el asumir que un fallo simple sólo genera un error simple, siendo necesario validar el sistema ante errores múltiples causados no sólo por fallos localizados en memoria, sino también en la lógica combinacional o en soldaduras y metalizaciones, acrecentados estos últimos por la reducción de la distancia entre pistas. Existen diversas técnicas y herramientas de inyección de fallos, entre ellas, la Inyección física a nivel de pin. Una de sus principales ventajas es su aplicación externa, no generando sobrecarga adicional en el sistema o perturbando la ejecución normal de sus tar / Blanc Clavero, S. (2004). Validación de la arquitectura TTA mediante inyección física de fallos a nivel de PIN [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2344

[ES] La presente tesis propone un nuevo entorno general para la construcción de sistemas flexibles de tiempo real estricto, esto es, sistemas que necesitan de garantías de tiempo real estricto y de un comportamiento flexible. El entorno propuesto es capaz de integrar tareas con varios niveles de criticidad y diferentes paradigmas de planificación en el mismo sistema. Como resultado, el entorno permite proporcionar garantías de tiempo real estricto a las tareas críticas y además conseguir una planificación adaptativa e inteligente de las tareas menos críticas. El entorno se define en términos de un modelo de tareas, una arquitectura software y un conjunto de servicios. El modelo de tareas propone construir una aplicación flexible de tiempo real estricto como un conjunto de tareas, donde cada tarea se estructura en una secuencia de componentes obligatorios y opcionales. La arquitectura software propone separar la ejecución de las tareas en dos niveles de planificación interrelacionados, de manera que un nivel planifica los componentes obligatorios mediante una política de planificación de tiempo real estricto mientras que el otro nivel planifica los componentes opcionales mediante una política de planificación basada en la utilidad. El conjunto de servicios incluye, por una parte, un sistema de comunicación entre los componentes de las tareas (tanto obligatorios como opcionales) y, por otra, una serie de mecanismos para la detección y tratamiento de excepciones temporales producidas en ejecución. Por otra parte, la presente tesis muestra que el entorno teórico propuesto puede ser implementado realmente. En concreto, se presenta el diseño e implementación de un sistema de ejecución (es decir, un núcleo de sistema operativo) capaz de soportar las características de dicho entorno. Este sistema, denominado Flexible Real-Time Linux (FRTL), ha sido desarrollado a partir de un núcleo mínimo existente denominado Real-Time Linux (RT-Linux). Finalmente, esta tesis presenta una caracterización temporal completa del sistema FRTL y medidas reales de su sobrecarga. La caracterización temporal ha permitido el desarrollo de un test de garantía completo de todo el sistema (incluyendo la aplicación y el núcleo de FRTL), que puede ser utilizado para verificar las restricciones temporales de cualquier aplicación implementada sobre FRTL. Por su parte, las medidas de la sobrecarga de FRTL muestran que este núcleo ha sido diseñado e implementado de manera eficiente. En conjunto, se demuestra que el núcleo FRTL es a la vez predecible y eficiente, dos características que informan de su utilidad en la implementación real de aplicaciones flexibles de tiempo real estricto. / [CA] Aquesta tesi proposa un nou entorn general per a la construcció de sistemes flexibles de temps real estricte, això és, sistemes que requereixen garanties de temps real estricte i un comportament flexible. L'entorn proposat és capaç d'integrar tasques amb diferentsnivells de criticitat i diferents paradigmes de planificació al mateix sistema. Com a resultat, l'entorn permet proporcionar garanties detemps real estricte a les tasques crítiques i a més aconseguir una planificació adaptativa i intel¿ligent de les tasques menys crítiques. L'entorn es defineix en termes d'un model de tasques, una arquitectura software i un conjunt de serveis. El model de tasques proposa la construcció d'una aplicació flexible de temps real estricte com a un conjunt de tasques on cadascuna és estructurada com una seqüència de components obligatòries i opcionals. L'arquitectura software proposa la separació de l'execució de les tasques en dos nivells de planificació interrelacionats, de manera que un nivel planifica les components obligatòries mitjançant una política de planificació de temps real estricte mentre que l'altre nivell planifica les components opcionals mitjançant una política de planificació basada en la utilitat. El conjunt de serveis inclou, per una part, un sistema de comunicació entre les components de les tasques (tant obligatòries com opcionals) i, per una altra, una sèrie de mecanismes per a la detecció i tractament d'excepcions temporals produïdes en execució. Per altra banda, la present tesi mostra que el proposat entorn teòric pot ésser implementat realment. En concret, es presenta el diseny i la implementació d'un sistema d'execució (es a dir, un nucli de sistema operatiu) capaç de suportar les característiques d'aquest entorn. Aquest sistema, anomenat Flexible Real-Time Linux (FRTL), ha sigut desenvolupat a partir d'un nucli mínim existent anomenat Real-Time Linux (RT-Linux). Finalment, aquesta tesi presenta una caracterització temporal completa del sistema FRTL i mesures reals de la seua sobrecàrrega. La caracterització temporal ha permés el desenvolupament d'un test de garantia complet de tot el sistema (incloent l'aplicació i el nucli FRTL), que pot ésser utilitzat per a verificar les restriccions temporals de qualsevol aplicació implementada sobre FRTL. Per la seua part, les mesures de la sobrecàrrega de FRTL mostren que aquest nucli ha sigut disenyat i implementat de manera eficient. En conjunt, es demostra que el nucli FRTL és al mateix temps predible i eficient, dos característiques que informen de la seua utilitat a la implementació real d'aplicacions flexibles de temps real estricte. / Terrasa Barrena, AM. (2001). Flexible Real-Time Linux a New Environment for Flexible Hard Real-Time Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18060

[ES] En nuestra vida cotidiana, cada vez más ordenadores controlan nuestro entorno: teléfonos móviles, procesos industriales, asistencia a la conducción, etc. Todos estos sistemas presentan requisitos estrictos para garantizar un comportamiento adecuado. En muchos de estos sistemas, cumplir con las restricciones de tiempo es un factor tan importante como el resultado lógico de los cálculos. Desde hace aproximadamente 40 años, los sistemas en tiempo real son muy atractivos en el campo de la computación y hoy en día se aplican en áreas de gran alcance como aplicaciones industriales, aplicaciones aeroespaciales, telecomunicaciones, electrónica de consumo, etc. Algunos retos a abordar en el campo del tiempo real son el determinismo y la predecibilidad del comportamiento temporal del sistema. En este sentido, garantizar la ejecución del programa y los tiempos de respuesta del sistema son requisitos esenciales que deben cumplirse estrictamente a través de estrategias apropiadas de planificación de tareas. Además, las arquitecturas multiprocesador se están volviendo más populares debido al hecho de que las capacidades de procesamiento y los recursos computacionales de los sistemas están aumentando. Un estudio reciente estima que existe una tendencia creciente entre las arquitecturas multiprocesador a combinar diferentes niveles de criticidad en el mismo sistema. En este sentido, proporcionar aislamiento entre las aplicaciones es extremadamente necesario. La tecnología particionada es capaz de lidiar con este propósito. Además, la gestión de la energía es un problema relevante en los sistemas en tiempo real. Muchos sistemas empotrados de tiempo real, como dispositivos portátiles o robots móviles que requieren baterías, buscan encontrar técnicas que reduzcan el consumo de energía y, como consecuencia, aumenten la vida útil de sus baterías. También se obtienen claros beneficios operativos, financieros, monetarios y ambientales al minimizar el consumo de energía. Con todo ello, este trabajo aborda el problema de planificabilidad y contribuye al estudio de las nuevas técnicas de planificación en sistemas particionados de tiempo real. Estas técnicas proporcionan el tiempo mínimo para planificar de manera factible conjuntos de tareas. Además, se proponen técnicas de asignación para sistemas multiprocesador cuyo objetivo principal es reducir el consumo de energía del sistema global. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos así como los trabajos futuros relacionados con este trabajo / [CA] En la nostra vida quotidiana, cada vegada més ordenadors controlen el nostre entorn: telèfons mòbils, processos industrials, assistència a la conducció, etc. Tots aquests sistemes presenten requisits estrictes per a garantir un comportament adequat. En molts d' aquests sistemes, complir amb les restriccions de temps és un factor tan important com el resultat lògic dels càlculs. Des de fa aproximadament 40 anys, els sistemes en temps real són molt atractius en el camp de la computació i hui dia s' apliquen en àrees de gran abast com a aplicacions industrials, aplicacions aeroespacials, telecomunicacions, electrònica de consum, etc. Alguns reptes a abordar en el camp del temps real són el determinisme i la predictibilitat del comportament temporal del sistema. En aquest sentit, garantir l'execució del programa i els temps de resposta del sistema són requisits essencials que han de complir-se estrictament a través d'estratègies apropiades de planificació de tasques. A més, les arquitectures multiprocessador s'estan tornant més populars a causa del fet que les capacitats de processament i els recursos computacionals dels sistemes estan augmentant. Un estudi recent estima que existeix una tendència creixent entre les arquitectures multiprocessador a combinar diferents nivells de criticitat en el mateix sistema. En aquest sentit, proporcionar aïllament entre les aplicacions és extremadament necessari. La tecnologia particionada és capaç de bregar amb aquest propòsit. A més, la gestió de l'energia és un problema rellevant en els sistemes en temps real. Molts sistemes embebits de temps real, com a dispositius portàtils o robots mòbils que requereixen bateries, busquen trobar tècniques que reduïsquen el consum d'energia i, com a conseqüència, augmenten la vida útil de les seues bateries. També s'obtenen clars beneficis operatius, financers, monetaris i ambientals en minimitzar el consum d'energia. Amb tot això, aquest treball aborda el problema de planificabilitat i contribueix a l'estudi de les noves tècniques de planificació en sistemes particionats de temps real. Aquestes tècniques proporcionen el temps mínim per a planificar de manera factible conjunts de tasques. A més, es proposen tècniques d'assignació per a sistemes multiprocessador l'objectiu principal del qual és reduir el consum d'energia del sistema global. Finalment, es presenten els resultats obtinguts així com els treballs futurs relacionats amb aquest treball. / [EN] In our everyday lives, more and more computers are controlling our environment: mobile phones, industrial processes, driving assistance, etc. All these systems present strict requirements to ensure proper behaviour. In many of these systems, the time at which the action is delivered is as important as the logical result of the computation. About 40 years ago, real-time systems began to attract attention in computing field and nowadays are applied in wide ranging areas as industrial applications, aerospace, telecommunication applications, consumer electronics, etc. Some real-time challenges that must be addressed are determinism and predictability of the temporal behaviour of the system. In this sense, to guarantee program execution and system response times are essential requirements that must be strictly met through appropriate task scheduling strategies. Furthermore, multiprocessor architectures are becoming more popular due to the fact that processing capabilities and computational resources are increasing. A recent study estimates that there is an increasing tendency among multiprocessor architectures to combine different levels of criticality in the same system. In this sense, to provide isolation between applications is extremely required. Partitioned technology is able to deal with this purpose. In addition, energy management is a relevant problem in real-time systems. Many real-time embedded systems, as wearable devices or mobile robots that require batteries, seek to find techniques that reduce the energy consumption and, as a consequence, increase the lifetime of their batteries. Also clear operational, financial, monetary and environmental gains are reached when minimizing energy consumption. Faced with all this, this work addresses the problem of schedulability and contributes to the study of new scheduling techniques in partitioned real-time systems. These techniques provide the minimum time to feasible schedule tasks sets. Moreover, allocation techniques for multicore systems whose main objective is to reduce the energy consumption of the overall system are also proposed. Finally, some of the obtained results are discussed as conclusions and future works are introduced. / Guasque Ortega, A. (2019). Study, analysis and new scheduling proposals in partitioned real-time systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/135279

[ES] Esta tesis doctoral propone el desarrollo de una arquitectura para sistema de detección de actividades criminales en vídeo aplicado a sistemas de mando y control para seguridad ciudadana. Este sistema está basado en la técnica de Deep Learning Faster R-CNN y tiene el novedoso enfoque de tratar las acciones criminales como los hurtos callejeros, en donde pueden ser identificados objetos como evidencia en una escena de vídeo. Esta tesis muestra el desarrollo de dicha aplicación, que demuestra ser efectiva, identificando la manera de reducir el costo computacional del análisis de vídeo cuadro a cuadro obteniendo rendimientos congruentes con las tasas de cuadros por segundo generados por cámaras de sistema de vídeo vigilancia ciudadana. También es objeto de estudio una posible implementación en el sistema de seguridad ciudadana de la Policía Nacional de Colombia. / [EN] This doctoral thesis proposes the development of a system to detect criminal activities in video applied to command and control systems for citizen security. This system is based on the Deep Learning technique called Faster R-CNN and has the novel approach of treating criminal actions like street thefts as objects that can be identified in a video scene. This thesis shows the development of this application and the way to reduce the computational cost of the video analysis frame by frame, obtaining performances congruent with the frame rate generated by citizen video surveillance system cameras. There is also a possible implementation in the citizen security system of the National Police of Colombia is being studied. / [CA] Esta tesi doctoral proposa el desenrotllament d'una arquitectura per a sistema de detecció d'activitats criminals en vídeo aplicat a sistemes de comandament i control per a seguretat ciutadana. Este sistema està basat en la tècnica de Deep Learning Faster R-CNN i té el nou enfocament de tractar les accions criminals com les afanades guies de carrers com a objectes que poden ser identificats en una escena de vídeo. Esta tesi mostra el desenrotllament de la dita aplicació, que demostra ser efectiva, identificant la manera de reduir el cost computacional de l'anàlisi de vídeo quadro a quadro obtenint rendiments congruents amb les taxes de cuados per segon generats per cambres de sistema de vídeo vigilància ciutadana. També s'estudia una possible implementació en el sistema de seguretat ciutadana de la Policia Nacional de Colòmbia. / Suárez Páez, JE. (2020). Arquitectura de detección de actividades criminales basada en análisis de vídeo en tiempo real [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153162

Tesis por compendio / [ES] Los sistemas de tiempo real se caracterizan por exigir el cumplimento de unos requisitos temporales que garanticen el funcionamiento aceptable de un sistema. Especialmente, en los sistemas de tiempo real estricto estos requisitos temporales deben ser inviolables. Estos sistemas suelen aplicarse en áreas como la aviación, la seguridad ferroviaria, satélites y control de procesos, entre otros. Por tanto, el incumplimiento de un requisito temporal en un sistema de tiempo real estricto puede ocasionar un fallo catastrófico. La planificación de sistemas de tiempo real es una área en la que se estudian y aplican diversas metodologías, heurísticas y algoritmos que intentan asignar el recurso de la CPU sin pérdidas de plazo. El uso de sistemas de computación multinúcleo es una opción cada vez más recurrente en los sistemas de tiempo real estrictos. Esto se debe, entre otras causas, a su alto rendimiento a nivel de computación gracias a su capacidad de ejecutar varios procesos en paralelo. Por otro lado, los sistemas multinúcleo presentan un nuevo problema, la contención que ocurre debido a la compartición de los recursos de hardware. El origen de esta contención es la interferencia que en ocasiones ocurre entre tareas asignadas en distintos núcleos que pretenden acceder al mismo recurso compartido simultáneamente, típicamente acceso a memoria compartida. Esta interferencia añadida puede suponer un incumplimiento de los requisitos temporales, y por tanto, la planificación no sería viable. En este trabajo se proponen nuevas metodologías y estrategias de planificación no convencionales para aportar soluciones al problema de la interferencia en sistemas multinúcleo. Estas metodologías y estrategias abarcan algoritmos de planificación, algoritmos de asignación de tareas a núcleos, modelos temporales y análisis de planificabilidad. El resultado del trabajo realizado se ha publicado en diversos artículos en revistas del área. En ellos se presentan estas nuevas propuestas que afrontan los retos de la planificación de tareas. En la mayoría de los artículos presentados la estructura es similar: se introduce el contexto en el que nos situamos, se plantea la problemática existente, se expone una propuesta para solventar o mejorar los resultados de la planificación, después se realiza una experimentación para evaluar de forma práctica la metodología propuesta, se analizan los resultados obtenidos y finalmente se exponen unas conclusiones sobre la propuesta. Los resultados de las metodologías no convencionales propuestas en los artículos que conforman esta tesis muestran una mejora del rendimiento de las planificaciones en comparación con algoritmos clásicos del área. Especialmente la mejora se produce en términos de disminución de la interferencia producida y mejora de la tasa de planificabilidad. / [CA] Els sistemes de temps real es caracteritzen per exigir el compliment d'uns requisits temporals que garantisquen el funcionament acceptable d'un sistema. Especialment, en els sistemes de temps real estricte aquests requisits temporals han de ser inviolables. Aquests sistemes solen aplicar-se en àrees com l'aviació, la seguretat ferroviària, satèl·lits i control de processos, entre altres. Per tant, l'incompliment d'un requisit temporal en un sistema de temps real estricte pot ocasionar un error catastròfic. La planificació de sistemes de temps real és una àrea en la qual s'estudien i apliquen diverses metodologies, heurístiques i algorismes que intenten assignar el recurs de la CPU sense pèrdues de termini. L'ús de sistemes de computació multinucli és una opció cada vegada més recurrent en els sistemes de temps real estrictes. Això es deu, entre altres causes, al seu alt rendiment a nivell de computació gràcies a la seua capacitat d'executar diversos processos en paral·lel. D'altra banda, els sistemes multinucli presenten un nou problema, la contenció que ocorre a causa de la compartició dels recursos de hardware. L'origen d'aquesta contenció és la interferència que a vegades ocorre entre tasques assignades en diferents nuclis que pretenen accedir al mateix recurs compartit simultàniament, típicament accés a memòria compartida. Aquesta interferència afegida pot suposar un incompliment dels requisits temporals, i per tant, la planificació no seria viable. En aquest treball es proposen noves metodologies i estratègies de planificació no convencionals per aportar solucions al problema de la interferència en sistemes multinucli. Aquestes metodologies i estratègies comprenen algorismes de planificació, algorismes d'assignació de tasques a nuclis, models temporals i anàlisis de planificabilitat. El resultat del treball realitzat s'ha publicat en diversos articles en revistes de l'àrea. En ells es presenten aquestes noves propostes que afronten els reptes de la planificació de tasques. En la majoria dels articles presentats l'estructura és similar: s'introdueix el context en el qual ens situem, es planteja la problemàtica existent, s'exposa una proposta per a solucionar o millorar els resultats de la planificació, després es realitza una experimentació per a avaluar de manera pràctica la metodologia proposada, s'analitzen els resultats obtinguts i finalment s'exposen unes conclusions sobre la proposta. Els resultats de les metodologies no convencionals proposades en els articles que conformen aquesta tesi mostren una millora del rendiment de les planificacions en comparació amb algorismes clàssics de l'àrea. Especialment, la millora es produeix en termes de disminució de la interferència produïda i millora de la taxa de planificabilitat. / [EN] Real-time systems are characterised by the demand for temporal constraints that guarantee acceptable operation and feasibility of a system. Especially, in hard real-time systems these temporal constraints must be respected. These systems are typically applied in areas such as aviation, railway safety, satellites and process control, among others. Therefore, a missed deadline in a hard-real time system can lead to a catastrophic failure. The scheduling of real-time systems is an area where various methodologies, heuristics and algorithms are studied and applied in an attempt to allocate the CPU resources without missing any deadline. The use of multicore computing systems is an increasingly recurrent option in hard real-time systems. This is due, among other reasons, to its high computational performance thanks to the ability to run multiple processes in parallel. On the other hand, multicore systems present a new problem, the contention that occurs due to the sharing of hardware resources. The source of this contention is the interference that sometimes happens between tasks allocated in different cores that try to access the same shared resource simultaneously, typically shared memory access. This added interference can lead to miss a deadline, and therefore, the scheduling would not be feasible. This paper proposes new non-conventional scheduling methodologies and strategies to provide solutions to the interference problem in multicore systems. These methodologies and strategies include scheduling algorithms, task allocation algorithms, temporal models and schedulability analysis. The results of this work have been published in several journal articles in the field. In these articles the new proposals are presented, they face the challenges of task scheduling. In the majority of these articles the structure is similar: the context is introduced, the existing problem is identified, a proposal to solve or improve the results of the scheduling is presented, then the proposed methodology is experimented in order to evaluate it in practical terms, the results obtained are analysed and finally conclusions about the proposal are expressed. The results of the non-conventional methodologies proposed in the articles that comprise this thesis show an improvement in the performance of the scheduling compared to classical algorithms in the area. In particular, the improvement is produced in terms of reducing the interference and a higher schedulability rate. / Esta tesis se ha realizado en el marco de dos proyectos de investigación de carácter nacional. Uno de ellos es el proyecto es PRECON-I4. Consiste en la búsqueda de sistemas informáticos predecibles y confiables para la industria 4.0. El otro proyecto es PRESECREL, que consiste en la búsqueda de modelos y plataformas para sistemas informáticos industriales predecibles, seguros y confiables. Tanto PRECON-I4 como PRESECREL son proyectos coordinados financiados por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y los fondos FEDER (AEI/FEDER, UE). En ambos proyectos participa la Universidad Politécnica de Valencia, la Universidad de Cantabria y la Universidad Politécnica de Madrid. Además, en PRESECREL también participa IKERLAN S. COOP I.P. Además, parte de los resultados de esta tesis también han servido para validar la asignación de recursos temporales en sistemas críticos en el marco del proyecto METROPOLIS (PLEC2021-007609). / Aceituno Peinado, JM. (2024). Investigación de nuevas metodologías para la planificación de sistemas de tiempo real multinúcleo mediante técnicas no convencionales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203212 / Compendio

Esta tesis tiene como objetivo general desarrollar una herramienta para analizar/predecir condiciones de trabajo de una red de sensores. En particular, se enfoca a un conjunto de dispositivos de vuelo que son parte de sistemas aeroespaciales. El simulador es obtenido por medio de un modelado específico del sistema y su contrastación es realizada a través de un prototipo hardware. La herramienta propuesta permite conseguir medidas previas a la implementación de una etapa experimental definitiva de un dispositivo de vuelo. En particular, en los sistemas aeroespaciales, es necesario cambiar las condiciones de trabajo de los prototipos para predecir el comportamiento y posibles fallos durante la etapa de servicio del hardware definitivo. Conseguir estas condiciones de trabajo puede resultar muy costoso debido al valor de los dispositivos para generarlas. El modelo de simulación provee el medio para extrapolar posibles escenarios operativos sin contar con instrumentos físicos.

La naturaleza y complejidad de las nuevas aplicaciones de monitorización y control, junto con los nuevos avances en miniaturización, la comunicación ubicua y la convergencia digital, han impulsado el desarrollo de las redes inalámbricas de sensores y actuadores, lo que ha permitido concebir nuevas aplicaciones que anteriormente eran poco viables debido a limitantes tecnológicos. Los nodos de la red se distribuyen sobre el área de cobertura de la aplicación y cooperan para la solución de problemas específicos. Estas arquitecturas de sistemas aumentan la flexibilidad de los mismos, contribuyen a disminuir el impacto producido por los fallos en un componente y los costes de implementación, facilitan las actividades de diagnóstico, mantenimiento y trazabilidad en los procesos, y propician nuevos niveles de seguridad, confort y productividad en todas las áreas, cubriendo desde los entornos industriales hasta los individuos, como por ejemplo aplicaciones de domótica y del cuidado de la salud. En general, estas aplicaciones demandan un elevado nivel de garantía de buen funcionamiento y seguridad, y su naturaleza concurrente y no determinista hace que su análisis y diseño sean complejos. Esto ha generado que en algunos casos no se obtenga una buena correspondencia entre los resultados experimentales y los objetivos de funcionamiento propuestos, lo cual es consecuencia del uso de modelos imprecisos para analizar y diseñar estos sistemas, métodos de validación poco elaborados y plataformas que no soportan los modelos empleados. Por lo que es deseable que el proceso de construcción de estos sistemas sea claro y comprenda los elementos necesarios para su realización. Esta nueva área integra disciplinas que han tenido desarrollos aislados, tales como instrumentación, redes de comunicaciones, teoría de control, procesamiento de señales, computación e informática. / Martínez Castro, D. (2011). Metodología de diseño para minimizar el consumo de potencia y los retrasos en redes inalámbricas de sensores y actuadores con retrasos acotados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11552

La Tomografía por emisión de positrones (PET, Positron Emission Tomography) es una técnica de diagnóstico médico que se encarga de mostrar imágenes de la distribución de radioisótopos dentro del cuerpo, permitiendo de esta forma observar procesos metabólicos que ocurren en su interior. Los sistemas PET se encargan de detectar pares de rayos gamma de 511KeV cada uno generados tras la aniquilación de un positrón con un electrón. De cada rayo gamma detectado, obtenemos su energía, la posición en la que el rayo es detectado y el tiempo exacto en el que el evento ha sido detectado. Denominamos tiempo de coincidencia a la diferencia de tiempos entre dos eventos. La resolución temporal de un sistema vendrá determinada por el error temporal cometido en la medida del tiempo de coincidencia. Una mejora en la resolución temporal implica una reducción del ruido de las imágenes generadas en el sistema PET. Tradicionalmente, las técnicas para la extracción del tiempo de un evento recibido han sido implementadas analógicamente. Estas técnicas permiten alcanzar una resolución temporal muy elevada. Sin embargo, la electrónica usada en las técnicas analógicas está muy adaptada a un detector específico, es compleja y poco configurable. La búsqueda de coincidencias en sistemas con muchos detectores que hacen uso de técnicas analógicas se vuelve un gran problema, pues hace necesario un incremento de la complejidad de la electrónica muchas veces inabordable. Existe una tendencia actual a reducir la electrónica analógica de los sistemas PET sustituyéndola por electrónica digital mediante una temprana digitalización de las señales de los detectores. Por tanto, deben proponerse y estudiarse algoritmos digitales para la extracción de una marca temporal de los eventos detectados. Por el momento, las técnicas digitales actuales no alcanzan las resoluciones temporales de las técnicas analógicas. El presente estudio se enmarca dentro del ámbito de los discriminadores de tiempo digitales. En el grupo de investigación, se dispone de un setup de medida con dos detectores de rayos gamma cuyas señales de salida se procesan en un front-end analógico. Las señales resultantes del front-end analógico son digitalizadas en un sistema de adquisición donde se procesan digitalmente. La búsqueda de una mejora en la resolución temporal del sistema y el hecho de que el procesado digital, todavía poco aplicado a los sistemas PET, puede proporcionar grandes mejoras en dicha resolución fueron la motivación inicial de la presente investigación. Durante la tesis, se proponen diferentes algoritmos digitales para la extracción de la información temporal de los pulsos recibidos. En un primer paso, se realiza un estado del arte a partir del cual se aportan diferentes posibles soluciones al problema. Los algoritmos propuestos están basados en bloques de procesado digital que pueden combinarse entre ellos. Estos algoritmos extraen la información temporal de las señales procesadas haciendo uso de versiones digitales adaptadas y configurables de discriminadores analógicos clásicos junto con bloques digitales que no poseen su análogo analógico. Uno de estos bloques digitales implementado se encarga de aumentar la frecuencia de muestreo mediante interpolación por filtro paso bajo, interpolando por factores x2 y x3 la señal de entrada. Entre los algoritmos analizados, el estudio propone nuevos discriminadores que se basan en hacer un cálculo digital de la carga de los pulsos recibidos, interpolados o no interpolados, obteniendo resultados mejores que con las configuraciones clásicas que trabajan con el pulso directamente adquirido y sin procesar. Para realizar el estudio del comportamiento de los discriminadores evaluados, se desarrolla una simulación que permite validar todo el sistema PET desde los detectores, generando pulsos lo más realistas posibles; la electrónica analógica, simulada mediante simuladores de tipo SPICE; y a nivel digital, estudiando el comportamiento de los algoritmos propuestos. Los algoritmos son simulados con distintas configuraciones, condiciones de jitter de reloj y ruido. Por último, todos los algoritmos propuestos son programados en la FPGA del sistema con arquitecturas que trabajan en tiempo real a medida que se vayan detectando eventos. Se definen y llevan a cabo una serie de experimentos que validan en condiciones reales en el setup de medida el funcionamiento de los discriminadores. Las medidas también permiten validar la simulación desarrollada. De esta forma, se dispone de una plataforma de test para futuras mejoras. Como conclusión final, en el trabajo se demuestra como un adecuado procesado digital de la señal permite mejorar la resolución temporal del sistema de forma considerable. El procesado digital, de gran flexibilidad frente al analógico, junto con el incremento de la velocidad de los dispositivos digitales programables y el incremento de la frecuencia de muestreo y de la integración de los convertidores analógicos-digitales (ADCs, "Analog to digital converters") hacen prever un aumento en el número de sistemas PET con estas características en un futuro no lejano y, por tanto, las soluciones investigadas en trabajos como el aquí presentado proporcionarán un aporte básico y necesario para futuros desarrollos. / Monzó Ferrer, JM. (2012). Estudio e implementación de algoritmos digitales para la mejora de la resolución temporal en sistemas de tomografía por emisión de positrones [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17226

Con la presente Tesis doctoral se pretende profundizar en la problemática del modelado de datos en el ámbito militar, analizar las diferentes soluciones de interoperabilidad entre sistemas C2IS que están vigentes hoy en día y las que están en fase de experimentación en la actualidad, para adaptarlas al entorno de la gestión y coordinación de crisis civiles en las que participan distintos cuerpos de seguridad y servicios de emergencia. Para conseguir este objetivo global se ha llevado a cabo las siguientes investigaciones y desarrollos informáticos: " Realizar un exhaustivo análisis del estado del arte del modelado de datos para sistemas C2I militares, desde sus comienzos hasta los últimos experimentos de interoperabilidad de la OTAN. Será analizada con especial interés la iniciativa internacional Multilateral Interoperability Program MIP, que es la entidad encargada del desarrollo y actualización del sistema de interoperabilidad adoptado por la Organización del Tratado del Atlántico Norte, OTAN. Este análisis nos permitirá tener una idea clara de la evolución del modelado de datos en el ámbito militar y poder seguir las tendencias e iniciativas internacionales encaminadas a resolver los problemas de interoperabilidad planteados, en las operaciones conjuntas, debido a la falta de correlación de los distintos modelos de datos de los sistemas C2I de los países aliados. " Una vez analizada en profundidad la problemática del modelado de datos para sistemas C2I militares y sus posibles soluciones, se estudiará los modos de coordinación y gestión de crisis civiles de gran magnitud, atendiendo principalmente a la resolución de los problemas de mando, control y coordinación de recursos detectados, en algunas de las mayores crisis que se han desencadenado en los últimos tiempos; 11S en Nueva York o el tsumani del 2004 en Indonesia. " Implementar y comparar las soluciones de interoperabilidad más extendidas actualmente, describiendo los procesos operativos de intercambio de da / Carvajal Rodrigo, FJ. (2007). Adaptación de modelos de datos tácticos de sistemas de información para mando y control a la gestión de emergencias [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1960