O atual sucesso da Internet vem inibindo a disseminação de novas arquiteturas e protocolos de rede. Especificamente, qualquer modificação no núcleo da rede requer comum acordo entre diversas partes. Face a isso, a Virtualização de Redes vem sendo proposta como um atributo diversificador para a Internet. Tal paradigma promove o desenvolvimento de novas arquiteturas e protocolos por meio da criação de múltiplas redes virtuais sobrepostas em um mesmo substrato físico. Adicionalmente, aplicações executando sobre uma mesma rede física podem ser isoladas mutuamente, propiciando a independência funcional entre as mesmas. Uma de suas mais promissoras vantagens é a capacidade de limitar o escopo de ataques, através da organização de uma infraestrutura em múltiplas redes virtuais, isolando o tráfego das mesmas e impedindo interferências. Contudo, roteadores e enlaces virtuais permanecem vulneráveis a ataques e falhas na rede física subjacente. Particularmente, caso determinado enlace do substrato seja comprometido, todos os enlaces virtuais sobrepostos (ou seja, alocados neste) serão afetados. Para lidar com esse problema, a literatura propõe dois tipos de estratégias: as que reservam recursos adicionais do substrato como sobressalentes, protegendo contra disrupções; e as que utilizam migração em tempo real para realocar recursos virtuais comprometidos. Ambas estratégias acarretam compromissos: o uso de recursos sobressalentes tende a tornar-se custoso ao provedor de infraestrutura, enquanto a migração de recursos demanda um período de convergência e pode deixar as redes virtuais inoperantes durante o mesmo. Esta dissertação apresenta ORE (Opportunistic Resilience Embedding – Mapeamento com Resiliência Oportunística), uma nova abordagem de mapeamento de redes para proteger enlaces virtuais contra disrupções no substrato físico. ORE é composto por duas estratégias: uma proativa, na qual enlaces virtuais são alocados em múltiplos caminhos para mitigar o impacto de uma disrupção; e uma reativa, a qual tenta recuperar, parcial ou integralmente, a capacidade perdida nos enlaces virtuais afetados. Ambas são modeladas como problemas de otimização. Ademais, como o mapeamento de redes virtuais é NP-Difícil, ORE faz uso de uma meta-heurística baseada em Simulated Annealing para resolver o problema de forma eficiente. Resultados numéricos mostram que ORE pode prover resiliência a disrupções por um custo mais baixo. / Recently, the Internet’s success has prevented the dissemination of novel networking architectures and protocols. Specifically, any modification to the core of the network requires agreement among many different parties. To address this situation, Network Virtualization has been proposed as a diversifying attribute for the Internet. This paradigm promotes the development of new architectures and protocols by enabling the creation of multiple virtual networks on top of a same physical substrate. In addition, applications running over the same physical network can be isolated from each other, thus allowing them to coexist independently. One of the main advantages of this paradigm is the use of isolation to limit the scope of attacks. This can be achieved by creating different, isolated virtual networks for each task, so traffic from one virtual network does not interfere with the others. However, routers and links are still vulnerable to attacks and failures on the underlying network. Particularly, should a physical link be compromised, all embedded virtual links will be affected. Previous work tackled this problem with two main strategies: using backup resources to protect against disruptions; or live migration to relocate a compromised virtual resource. Both strategies have drawbacks: backup resources tend to be expensive for the infrastructure provider, while live migration may leave virtual networks inoperable during the recovery period. This dissertation presents ORE (Opportunistic Resilience Embedding), a novel embedding approach for protecting virtual links against substrate network disruptions. ORE’s design is two-folded: while a proactive strategy embeds virtual links into multiple substrate paths in order to mitigate the initial impact of a disruption, a reactive one attempts to recover any capacity affected by an underlying disruption. Both strategies are modeled as optimization problems. Additionally, since the embedding problem is NP-Hard, ORE uses a Simulated Annealing-based meta-heuristic to solve it efficiently. Numerical results show that ORE can provide resilience to disruptions at a lower cost.

O desenvolvimento de aplicações móveis é guiado por uma especial atenção aos requisitos não funcionais (do inglês, NFR - Non Functional Requirements), sendo o principal objetivo proporcionar uma boa experiência ao usuário final. Entretanto, a avaliação de NFRs é ainda uma tarefa manual, não estruturada e que consome muito tempo. Esta dissertação apresenta um estudo de várias abordagens relacionadas à avaliação de desempenho (por exemplo, o uso de aplicações de benchmark) e de NFRs no âmbito de sistemas móveis. No entanto, os benchmarks atuais são genéricos, geralmente, voltados para a plataforma de execução e nem sempre instituem um consenso na classificação de dispositivos. Visando uma melhor avaliação de NFRs e uma classificação de dispositivos com base nas necessidades de aplicações reais, este trabalho propõe um framework para gerar benchmarks orientados às necessidades de cada aplicação e, assim, fornecer uma forma eficiente e eficaz para estimar requisitos não funcionais em sistemas móveis. Essa ferramenta é composta por uma biblioteca de testes parametrizáveis, métricas e uma estrutura para geração rápida de benchmarks orientados à aplicação. O framework foi construído utilizando o paradigma de programação orientada a aspectos para coleta das métricas por fornecer uma maior modularidade e separação de interesses, de modo que a sua evolução, através da adição de outras métricas ou testes, seja facilitada. Para validação da proposta, foram realizados experimentos com cinco aplicações Android reais disponíveis na Play Store, sendo que para cada aplicação foi gerado um benchmark específico cujos resultados foram comparados com os obtidos para as aplicações móveis reais. Os resultados são promissores, mostrando que é possível criar aplicações de teste com comportamento semelhante ao de aplicações reais e, assim, classificar dispositivos com base nas necessidades das aplicações, através da análise das métricas presentes no framework. Essas métricas podem, ainda, orientar o desenvolvedor na otimização de suas aplicações ou ainda na escolha de dispositivos com melhor custo benefício para executar seus aplicativos. / The mobile application development is guided by a special attention to non-functional requirements (NFRs), where a good experience for the end user is the primary goal. However, NFRs evaluation is still a manual, unstructured and time-consuming task. This thesis presents a study of several approaches related to performance and NFR evaluation within mobile systems. Among these approaches is the use of benchmark applications. Currently available benchmarks are generic, usually focused on the execution platform and do not always establish a consensus on the classification of devices. For a better NFRs assessment and classification of devices based on real application needs, this work proposes a framework for generating application-oriented benchmarks for the early estimation of non-functional requirements in mobile systems. This framework is composed of a configurable test library, a set of metrics and an engine the assembling of the test program. The framework uses aspect-oriented programming to collect the metrics of interest. This approach provides increased modularity and separation of concerns, thus facilitating the improvement of the framework itself, by adding other metrics or testing operations. In order to validate the proposed framework we used five application from the Android Play store. For each application, a specific benchmark is generated and executed in different devices. The results are compared to those of the execution of the actual applications in the same devices. Experimental results are promising, showing that it is possible to create test applications with similar behavior to that of real applications and thus classify devices based on the actual application needs, by analyzing the metrics present in the framework. These metrics can also guide the developer in optimizing her applications or in choosing devices with the best trade-off between cost and performance to run a given application.

Redes de sensores sem fio (RSSFs) heterogêneas podem combinar nós estáticos e nós móveis. Os nós móveis podem ainda conter um hardware mais sofisticado quando comparado aos nós estáticos. Veículos aéreos não tripulados (VANTs) podem conferir mobilidade ao nó sensor aumentando a flexibilidade da RSSF onde ele está inserido. Tanto os VANTs quanto outros n´os sensores comuns podem conter uma arquitetura de hardware reconfiguraável, como por exemplo um FPGA, e com isso adquirir um poder computacional diferenciado. RSSFs propiciam um grande e interessante espectro de aplicações possíveis, tais como vigilância aérea, suporte `a segurança pública entre outros. As RSSFs podem ser configuradas através do uso de agentes móveis, que são capazes de migrar carregando as tarefas que serão executadas nos n´os. Neste cenário, este trabalho descreve uma arquitetura de agentes reconfiguráveis para redes de sensores sem fio. Os agentes são capazes de serem executados como um agente puramente em software, ou também como um agente em hardware, de- pendendo do ambiente de execução disponível e do design escolhido. A arquitetura proposta para o agente reconfiguraável apresenta a transparência necessária ao agente para que o resto do sistema não perceba a natureza dos agentes que estão sendo executados na plataforma. Além disso, a arquitetura permite a migração dinâmica de agentes que reconfiguram o sistema também de uma maneira transparente. São mostrados exemplos de casos de uso que demostram a viabilidade de uso da arquitetura proposta e este trabalho ainda mostra a análise realizada sobre estas plataformas. / Heterogeneous wireless sensor networks (WSN) can combine static nodes and mobile nodes. Theses mobile nodes may contain a sophisticated hardware when compared to static nodes. Unmanned aircraft vehicles (UAVs) can confer mobility to the sensor node increasing the flexibility of the WSN to where it is inserted. UAVs as well as other common sensor nodes can have a reconfigurable hardware architecture, as, for example, an FPGA and with this achieve a differentiated computational power. WSNs enable a vast and interesting spectrum of possible applications, like aerial surveillance, public security support, among others. The WSNs can be configured by the use of mobile agents, which are capable of migrating among the nodes, carrying the tasks to be executed and that will be instantiated on a given node. In this scenario, this work describes an architecture of reconfigurable agents to wireless sensor networks. The agents can be implemented purely in software or as a hardware agent, depending on the available execution environment and on the chosen design. The proposed architecture presents the necessary transparency to the agent so that the rest of the system is not aware of the nature of the agents that are implemented on the platform. Furthermore, the architecture enables dynamic migration of agents that reconfigure the system in a transparent way as well. In this work, use cases examples that demonstrate the feasibility of using the proposed architecture are shown, as well as the analysis performed on these platforms.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-05-12T18:54:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Diego Mafioletti.pdf: 3702852 bytes, checksum: 6f58b3bb600eedaceeb437d10afde1f9 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-13T16:00:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Diego Mafioletti.pdf: 3702852 bytes, checksum: 6f58b3bb600eedaceeb437d10afde1f9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T16:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Diego Mafioletti.pdf: 3702852 bytes, checksum: 6f58b3bb600eedaceeb437d10afde1f9 (MD5) / Redes Definidas por Software (SDN) prometem um caminho tecnológico para fortalecer os usuários com habilidade de inovar em suas redes. Porém, a diversidade de switches de rede que suportam SDN ainda é um obstáculo para os engenheiros de rede dispostos a desenvolver aplicações inovadoras devido à implementação do hardware ser fechada e proprietária. Essa diversidade implica em desafios significantes no controle dos switches SDN e o desenvolvimento de aplicações SDN de alta performance, o que não contempla um dos pilares de SDN: permitir a pesquisa e inovação em redes de computadores. A proposta deste trabalho é explorar o limite de alguns equipamentos commodities de rede, tal como o switch Mikrotik RouterBoard, no qual seu firmware original é substituído pelo OpenWRT, uma distribuição baseada no GNU Linux, juntamente com o Open vSwitch (OvS), um switch virtual de código aberto independente de hardware, para a criação de um novo ambiente para experimentação em redes de computadores. Como prova de conceito, o protótipo foi implementado em switches comerciais de baixo custo, conduzindo experimentos com o objetivo de analisar certas características do protocolo OpenFlow portadas nestes equipamentos, como quantidade máxima de entradas na tabela de fluxo, a vazão de dados possível utilizando tamanhos variados de pacotes de rede, comparando seus resultados com a implementação original disponibilizada pelo fabricante e a influência da utilização da CPU do switch no resultado. Por fim, foi construído um switch com balanceamento de carga estocástico utilizando tabelas de grupos, um recurso disponível no OpenFlow a partir da versão 1.2, que somente foi possível graças à natureza de código fonte aberto das ferramentas escolhidas. Esta combinação de plataformas abertas representa um passo natural no desenvolvimento, implementação, e avaliação de aplicações SDN. / Software Defined Network (SDN) promises a technological path to empower users with the ability to innovate in their networks. However, the diversity of network switches supporting SDN are still roadblocks for network engineers willing to develop innovative applications due to the closed and proprietary hardware implementation. This diversity leads to significant challenges in the control of SDN switches and the development of high performance SDN applications, hampering the core proposal of SDN: to enable fast innovation in real networks. The proposal of this work is to explore the limits of some commodity network hardware, such as Mikrotik RouterBoard switch, in which its proprietary firmware was replaced by the OpenWRT, a distribution based on GNU Linux, together with the Open vSwitch (OvS), a hardware-agnostic open source virtual switch, to create a new environment for experimentation in computer networking. As proof of concept, the prototype was implemented in low cost commercial switches, conducting experiments in order to analyze certain features of the OpenFlow protocol ported in these equipment, such as maximum number of entries in the flow table, the data plane performance using different sizes of network packets, comparing their results with the original implementation provided by the manufacturer and the influence of switch CPU utilization in the result. This combination of open platforms represent a natural step in the development, deployment, and evaluation of SDN applications.

Sistemas embarcados estão mais complexos e são cada vez mais utilizados em contextos que exigem muitos recursos computacionais. Isso significa que o hardware embarcado pode ser composto por vários processadores, memórias, partes reconfiguráveis e ASIPs integrados em um único silício. Adicionalmente, o software embarcados pode conter muitas rotinas de programação executadas sob restrição de processamento e memória. Esse cenário estabelece uma forte dependência entre o hardware e o software embarcado. Portanto, o teste de um sistema embarcado compreende o teste do hardware e do software. Neste contexto, a reutilização de procedimentos e estruturas de teste é um caminho para se reduzir o tempo de desenvolvimento e execução dos testes. Neste trabalho é apresentado um método de teste integrado de hardware e software. Nesse método, casos de teste desenvolvidos para testar o software embarcado também são usados para testar o seu processador. Comparou-se os custos e cobertura de falhas do método proposto com técnicas de auto-teste funcional. Os resultados experimentais demonstraram que foi possível reduzir os custos de aplicação e geração do teste do sistema usando um método de teste integrado de software e hardware. / Embedded Systems are more complexity. Nowadays, they are used in context that requires computational resources. This means an embedded hardware may be compound of several processors, memories, reconfigurable parts, and ASICs integrated in a single die. Additionally, an embedded software has a lot of programming procedures, which is under processing and memory constraints. This scenario provides a stronger connection between hardware and software. Therefore, the test of an embedded system is the test of both, hardware and software. In this context, reuse of testing structures and procedures is one way to reduce the test development time and execution. This work presents an integrated test of software and software method. In this method, test cases developed to test the embedded software are also used to test its processor. We compared the costs and fault coverage of our proposed method with techniques of functional self-test. The experimental results show that it is possible to reduce the implementation and test generation costs using an integrated test of software and hardware.

Sistemas embarcados baseados em processadores têm sido largamente aplicados em áreas críticas no que diz respeito à segurança de seres humanos e do meio ambiente. Em tais aplicações, que compreendem desde o controle de freio de carros a missões espaciais, pode ser necessária a execução confiável de todas as funcionalidades do sistema durante longos períodos e em ambientes desconhecidos, hostis ou instáveis. Mesmo em aplicações não críticas, nas quais a confiabilidade do sistema não é um requisito primordial, o usuário final deseja que seu produto apresente comportamento estável e livre de erros. Daí vem a importância de se considerar o auto-teste on-line no projeto dos sistemas embarcados atuais. Entretanto, a crescente complexidade de tais sistemas somada às fortes restrições a que eles estão sujeitos torna o projeto do auto-teste um problema cada vez mais desafiador. Em aplicações de tempo-real a dificuldade é ainda maior, uma vez que, além dos cuidados com as restrições do sistema alvo, deve-se levar em conta o atendimento dos requisitos temporais da aplicação. Entre as técnicas de auto-teste on-line atualmente pesquisadas, uma tem se destacado pela eficácia obtida a um baixo custo de projeto e sem grande impacto no atendimento dos requisitos e restrições do sistema: o auto-teste baseado em software (SBST – Software-Based Self-Test). Neste trabalho, é proposta uma metodologia para o projeto e aplicação de auto-teste on-line para processadores embarcados, considerando-se também aplicações de temporeal. Tal metodologia, denominada STEP (Self-Test for Embedded Processors), tem como base a técnica SBST e prevê o planejamento, a geração e a seleção de rotinas de teste para o processador alvo. O método proposto garante a execução periódica do autoteste, com o menor período permitido pela aplicação de tempo-real, e assegura o atendimento de todas as restrições do sistema embarcado. Além disso, a solução fornecida pelo método alcança uma boa qualidade de teste enquanto auxilia a redução de custos do sistema final. Como estudo de caso, a metodologia proposta é aplicada a diferentes arquiteturas de processadores Java e os resultados obtidos comprovam a eficiência da mesma. Por fim, é apresentada uma ferramenta que implementa a metodologia STEP, automatizando, assim, o projeto e a aplicação de auto-teste on-line para os processadores estudados. / Processor-based embedded systems have been widely used in safety-critical applications. In such applications, which include from cars break control to spatial missions, the whole system operation must be reliable during long periods even within unknown, hostile and unstable environments. In non-critical applications, system reliability is not a prime requirement, but the final user requires an error free product, with stable behavior. Hence, one can realize the importance of on-line self-testing in current embedded systems. Self-testing is becoming an important challenge due to the increasing complexity of the systems allied to their strong constraints. In real-time applications this problem becomes even more complex, since, besides meeting systems constraints, one must take into consideration the application timing requirements. Among all on-line self-testing techniques studied, Software-Based Self-Test (SBST) has been distinguished by its effectiveness, low-cost and small impact on system constraints and requirements. This work proposes a methodology for the design and implementation of on-line self-test in embedded processors, considering real-time applications. Such a methodology, called STEP (Self-Test for Embedded Processors), is based on SBST technique and encloses planning, generation and selection of test routines for the target processor. The proposed method guarantees periodical self-test execution, at the smallest period allowed by the real-time application, and ensures that all embedded system constraints are met. Furthermore, provided solution achieves high test quality while helping in the optimization of the costs of the final system. The proposed methodology is applied to different architectures of Java processors to demonstrate its efficiency. Finally, this work presents a tool that automates the design and implementation of on-line self-test in the studied processors by implementing the STEP methodology.

A sociedade está cada vez mais dependente de sistemas embarcados, sendo que na grande maioria das vezes eles operam de maneira invisível aos seus usuários. Essa dependência torna esses usuários vulneráveis a riscos, devido às falhas que podem ocorrer. Essas falhas podem provocar perdas de vidas ou sérios danos materiais e financeiros. Devido a estes fatos, a qualidade destes produtos torna-se um ponto essencial para se ter um sistema estável, livre de erros e com todas as suas funcionalidades sendo executadas. De encontro a isso, a etapa de teste apresenta-se como indispensável e de relevada importância para a obtenção de um produto com uma boa qualidade. Devido ao alto custo de produção e energia gasto com testes, surge a necessidade de novos estudos, sobre diversificados métodos, para se testar um sistema embarcado. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo apresentar os estudos iniciais do teste de um Sistema Operacional Embarcado (SOE), através de um estudo de caso focado na rotina de tratamento de exceção do eCos (Embedded Configurable Operating System), pois ela apresenta uma forte interação entre software e hardware, sendo que esta interação é um dos principais desafios encontrados no teste de um software embarcado. Com isso, este trabalho pretende dar o passo inicial para pesquisas relacionadas aos testes de um Sistema Operacional Embarcado. Após a análise dos experimentos, pôde-se notar que a principal característica do Sistema Operacional Embarcado eCos, a configurabilidade, é um ponto de dificuldade extra para a realização dos testes, pois exige um estudo detalhado do código do SOE, o qual é totalmente genérico, antes do planejamento dos testes, podendo ser gasto muito tempo nessa atividade. Outro ponto é que o teste torna-se totalmente dependente do hardware. Entretanto, os resultados experimentais apresentados para o estudo de caso do presente trabalho foram satisfatórios. / Society is increasingly dependent on embedded systems, which in most cases operate in an invisible manner to its users. This dependence makes the user vulnerable to risks due to failures that may occur. These failures can cause loss of lives or serious property and financial damage. Because of these facts, the quality of these products becomes a key point to have a stable system, free of errors and with all the features running. This testing is of essential importance to obtain a product with good quality. Due to the high cost of production and energy spent on tests, there is a need for further studies on different methods, to test an embedded system. In this context, this work aims at presenting the initial studies as the testing of the Embedded Operating System. The case study was focused on the exception handling routine of the eCos (Embedded Configurable Operating System), because it has a strong interaction between software and hardware, and this interaction is one of the main challenges encountered in testing embedded software. Therefore, this work aims at taking the first steps towards research related to testing an Embedded Operating System. After analyzing the experiments, it was noted that the main feature of the Embedded Operating System, eCos, the configurability, is an extra point of difficulty for the tests. It requires a detailed study of the code eCos, which is completely general, before the planning of tests, and could be spent much time in this activity. Another point is that the test becomes totally dependent on hardware. However, the experimental results presented for the case study of this study showed satisfactory.

Sistemas embarcados estão mais complexos e são cada vez mais utilizados em contextos que exigem muitos recursos computacionais. Isso significa que o hardware embarcado pode ser composto por vários processadores, memórias, partes reconfiguráveis e ASIPs integrados em um único silício. Adicionalmente, o software embarcados pode conter muitas rotinas de programação executadas sob restrição de processamento e memória. Esse cenário estabelece uma forte dependência entre o hardware e o software embarcado. Portanto, o teste de um sistema embarcado compreende o teste do hardware e do software. Neste contexto, a reutilização de procedimentos e estruturas de teste é um caminho para se reduzir o tempo de desenvolvimento e execução dos testes. Neste trabalho é apresentado um método de teste integrado de hardware e software. Nesse método, casos de teste desenvolvidos para testar o software embarcado também são usados para testar o seu processador. Comparou-se os custos e cobertura de falhas do método proposto com técnicas de auto-teste funcional. Os resultados experimentais demonstraram que foi possível reduzir os custos de aplicação e geração do teste do sistema usando um método de teste integrado de software e hardware. / Embedded Systems are more complexity. Nowadays, they are used in context that requires computational resources. This means an embedded hardware may be compound of several processors, memories, reconfigurable parts, and ASICs integrated in a single die. Additionally, an embedded software has a lot of programming procedures, which is under processing and memory constraints. This scenario provides a stronger connection between hardware and software. Therefore, the test of an embedded system is the test of both, hardware and software. In this context, reuse of testing structures and procedures is one way to reduce the test development time and execution. This work presents an integrated test of software and software method. In this method, test cases developed to test the embedded software are also used to test its processor. We compared the costs and fault coverage of our proposed method with techniques of functional self-test. The experimental results show that it is possible to reduce the implementation and test generation costs using an integrated test of software and hardware.

A complexidade dos dispositivos embarcados propõe novos desafios para o desenvolvimento de software embarcado, além das tradicionais restrições físicas. Então, a avaliação da qualidade do software embarcado e seu impacto nessas propriedades tradicionais torna-se mais importante. Conceitos como reúso abstração, coesão, acoplamento, entre outros atributos de software têm sido usados como métricas de qualidade no domínio da engenharia de software. No entanto, elas não têm sido usadas no domínio do software embarcado. No desenvolvimento de sistemas embarcados outro conjunto de ferramentas é usado para estimar as propriedades físicas, tais como: consumo de energia, ocupação de memória e desempenho. Essas ferramentas geralmente envolvem custosos processos de síntese e simulação. Nos complexos dispositivos embarcados atuais deve-se confiar em ferramentas que possam ajudar na exploração do espaço de projeto ainda nos níveis mais altos de abstração, identificando a solução que representa a melhor estratégia de projeto em termos da qualidade de software, enquanto, simultaneamente, atenda aos requisitos físicos. Neste trabalho é apresentada uma análise da correlação entre métricas de qualidade de software, que podem ser extraídas antes do sistema ser sintetizado, e as métricas físicas do software embarcado. Usando uma rede neural nós investigamos o uso dessas correlações para predizer o impacto que uma determinada modificação no software trará às métricas físicas do mesmo software. Esta estimativa pode ser usada para guiar decisões em direção a melhoria das propriedades físicas dos sistemas embarcados, além de manter um equilíbrio em relação às métricas de software. / The complexity of embedded devices poses new challenges to embedded software development in addition to the traditional physical requirements. Therefore, the evaluation of the quality of embedded software and its impact on these traditional properties becomes increasingly relevant. Concepts such as reuse, abstraction, cohesion, coupling, and other software attributes have been used as quality metrics in the software engineering domain. However, they have not been used in the embedded software domain. In embedded systems development, another set of tools is used to estimate physical properties such as power consumption, memory footprint, and performance. These tools usually require costly synthesis-and-simulation design cycles. In current complex embedded devices, one must rely on tools that can help design space exploration at the highest possible level, identifying a solution that represents the best design strategy in terms of software quality, while simultaneously meeting physical requirements. We present an analysis of the cross-correlation between software quality metrics, which can be extracted before the final system is synthesized, and physical metrics for embedded software. Using a neural network, we investigate the use of these cross-correlations to predict the impact that a given modification on the software solution will have on embedded software physical metrics. This estimation can be used to guide design decisions towards improving physical properties of embedded systems, while maintaining an adequate trade-off regarding software quality.

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-15T15:15:35Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3344501 bytes, checksum: 9deb01db1972288d73b0c48155123f90 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-15T15:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3344501 bytes, checksum: 9deb01db1972288d73b0c48155123f90 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Currently, unmanned aerial vehicles (UAV) are increasingly used to aid the various tasks around the world. The popularization of this equipment associated with the advancement of technology, particularly the miniaturization of processors, extend their functionalitys. In agricultural applications, these devices allow monitoring of production by capturing aerial images, for which are processed and identified areas of interest through specific software. The research proposes a low-cost solution capable of processing aerial images obtained by non-metric digital cameras coupled to UAV to identify gaps in plantations or estimate levels of environmental degradation, which can be deployed in small computers and low power consumption. Embedded systems coupled in UAV allow perform processing in real time, which contributes to a preventive diagnosis, reduces the response time and can avoid damages in the crop. The algorithm used is based on watershed, while the second algorithm uses classification techniques based on the 1-Nearest Neighbor (1-NN). Are used the embedded systems DE2i-150 and Intel Edison, both x86 architecture, and Raspberry Pi 2 of ARM architecture. Moreover, the technique 1-NN showed higher tolerance to lighting problems, however, require more processing power compared to the algorithm based on watershed. The results show that the proposed system is an efficient and relatively low-cost solution compared to traditional means of monitoring and can be coupled in a UAV to perform the processing during the flight. / Atualmente, veículos aéreos não tripulados (VANT) são cada vez mais utilizados no auxílio a diversas tarefas em todo o mundo. A popularização destes equipamentos associada ao avanço da tecnologia, sobretudo a miniaturização de processadores, ampliam suas funcionalidades. Em aplicações agrícolas, estes equipamentos permitem o monitoramento da produção por meio da captação de imagens aéreas, a partir dos quais são processadas e identificadas áreas de interesse por meio de softwares específicos. A pesquisa propõe uma solução de baixo custo capaz de processar imagens aéreas obtidas por câmeras digitais não métricas acopladas a VANT para identificar falhas em plantações ou estimar níveis de degradação ambiental, os quais possam ser implantados em computadores de pequeno porte e baixo consumo, conhecido como sistemas embarcados. Plataformas embarcadas acopladas a VANT permitem realizar o processamento em tempo real, que contribui para um diagnóstico preventivo, reduz o tempo de resposta e pode evitar prejuízos na lavoura. O algoritmo inicialmente avaliado é baseado em watershed, enquanto que o segundo algoritmo proposto faz uso de técnicas de classificação baseada no 1-vizinho mais próximo (1-NN). Utilizam-se os sistemas embarcados DE2i-150 e Intel Edison, ambos de arquitetura x86, e a plataforma Raspberry Pi 2 de arquitetura ARM. Em relação ao processamento das imagens são alcançados níveis de acurácia em torno de 90%, com uso do algoritmo baseado em 1-NN. Além disso, a técnica 1-NN apresentou maior tolerância aos problemas de luminosidade, em contrapartida, demandam maior poder de processamento quando comparados com o algoritmo baseado em watershed. Os resultados mostram que o sistema proposto é uma solução eficiente e de custo relativamente baixo em comparação com os meios tradicionais de monitoramento e pode ser acoplada em um VANT para realizar o processamento durante o voo.