International Telemetering Conference Proceedings / October 26-29, 1992 / Town and Country Hotel and Convention Center, San Diego, California / For research purposes on helicopter rotor acoustics a large data acquisition system called TEDAS (Transputer based Expandable Data Acquisition System) has been developed. The key features of this system are: unlimited expandability and sum data rate, local storage of data during operation, very simple analog anti aliasing filtering due to extensive digital filtering, and integrated computational power which scales with the number of channels. The sample rate is up to 50 kHz/channel, the resolution is 16 bit, 360 channels are realized now. TEDAS consists of blocks with 8 A/D converters which are controlled by one transputer T800. The size of the local memory is 4 Mbyte. Any number of blocks (IDAM = Intelligent Data Acquisition Module) can be combined to a complete system. Data preprocessing is done in parallel inside the IDAMs. As for 16 bit systems the analog antialiasing filtering becomes a dominant factor of the costs, delta sigma ADCs with oversampling and internal digital filtering are used. This produces an exact linear phase and a stop band rejection of -90 dB.

This thesis deals with computer generated images. The thesis begins with an overview of a generalised computer graphics system, including a brief survey of typical methods for generating photorealistic images. One such technique, ray tracing, is used as the basis for the work which follows. The overview section concludes with a statement of the aim which is to: Investigate the effective use of available processing power and effective utilisation of available memory by implementing a ray tracing programme which uses space subdivision, multiple processors and a distributed world model database. The problem formulation section describes the ray tracing principle and then introduces the main areas of study. The INMOS Transputer (a building block for concurrent systems) is used to implement the multiple process ray tracer. Space subdivision is achieved by repeated and regular subdivision of a world cube (which contains the scene to be ray traced) into named cubes, called octrees. The subdivision algorithm continues to subdivide space until no octree contains more than a specified number of objects, or until the practical limit of space subdivision is reached. The objects in the world model database are distributed in a round robin manner to the ray trace processes. During execution of the ray trace programme, information about each object is passed between processes by a message mechanism. The concurrent code for the transputer processes, written in OCCAM 2, was developed using timing diagrams and signal flow diagrams derived by analogy from digital electronics. Structure diagrams, modified to be consistent with OCCAM 2 processes, were derived from the timing diagrams and signal flow diagrams. These were used as a basis for the coding. The results show that space subdivision is an effective use of processor power because the number of trial intersections of rays with objects is dramatically reduced. In addition, distribution of the world model database avoids duplication of the database in the memory of each process and hence better utilisation of available memory is achieved. The programmes are supported by a menu driven interface (running on a PC AT) which enables the user to control the ray trace processes running on the transputer board housed in the PC.

Universiẗat-Gesamthochsch., Diss.--Paderborn, 1998.

Procedimentos de reconfiguração são usados em diversos sistemas para isolar módulos falhos e recuperar o sistema após a ocorrência de erros. Em ambientes multiprocessadores, onde existe redundância implícita de nodos processadores, vários algoritmos de reconfiguração já foram propostos. Entretanto a maior parte destes algoritmos destina-se a topologias específicas bastante exploradas como, por exemplo, arquiteturas na forma de arrays e árvores. Neste trabalho é apresentada uma estratégia de detecção/reconfiguração para tolerar falhas na máquina T-NODE. Esta máquina possui uma arquitetura multiprocessadora fracamente acoplada, que tem como processador base o transputer. Sua arquitetura de interconexão é definida pelo usuário; a organização de barramentos implementada com base em uma chave crossbar, a qual permite uma variada e fácil gama de opções. Assim, os algoritmos tradicionais de reconfiguração não se aplicam pois são excessivamente restritivos. A análise da arquitetura e do software de baixo nível existentes para a T-NODE revelou recursos praticamente inexistentes a nível de controle de falhas nos processadores e erros no processamento. Mesmo considerando-se que o principal objetivo desta máquina é a obtenção de alto desempenho, é possível implementar procedimentos que melhorem suas características de confiabilidade. Neste estudo é apresentada uma maneira de melhorar o nível de tolerância a falhas da máquina de modo que ela possa ser usada em tarefas mais exigentes do ponto de vista de confiabilidade, sem perda excessiva de desempenho. A estratégia definda usa a técnica de redundância dinâmica com detecção de falhas on-line e recuperação do sistema através do isolamento da falha por reconfiguração e conseqüente reinicialização do sistema. A validação da estratégia foi feita pela construção de um protótipo utilizando a linguagem OCCAM2 e um processador transputer conectado ao barramento de um microcomputador PC. No protótipo foram implementados três processos distintos: o testador, o supervisor e o reconfigurador. Estes processos têm respectivamente, as funções de testar os nodos processadores, supervisionar os resultados dos testes e reconfigurar o sistema quando da ocorrência de uma falha. / In many systems, reconfiguration strategies are used to remove failed components and to recuperate system from the resulting errors. Various reconfiguration algorithms have been proposed with the goal of covering faults in multiprocessing systems, but most of them support only specific architecture styles, as arrays or trees. In this study, a reconfiguration algorithm is proposed whose goal is to tolerate faults in the T-NODE machine. The T-NODE is a loosed coupled, multiprocessor machine based on transputers. The analysis of the architecture and of the system software existing for the T-NODE has shown that, in practice, there were not special resources aiming to control processor faults and processing errors. Even considering that the main goal of this machine is processing with high performance, it is possible to implement alternative procedures which result in better reliability characteristics. By other way, the interconnection architecture of this machine is defined by the user; its bus organization implemented with the aid of a crossbar switch allows choices among several possibilities. Consequently, traditional algorithms do not apply because they are too restrictive. Therefore, the research here related aims to improve the fault-tolerance parameters of this machine without changing significantly its original performance. The strategy here presented uses a dynamic redundancy technique with on-line fault detection; system recovery is get by logically isolating the faulty module, reconfiguring the others and restarting the system. The validation of the strategy has been done with the construction of a prototype using the OCCAM2 language and a transputer processor connected to the bus of a microcomputer (PC). Three different processes have been implemented in the prototype: the tester, the supervisior and the reconfigurator. These processes have respectively the functions of: testing the processing nodes, to supervise tests results and to reconfigure the system under fault occurrence.

Procedimentos de reconfiguração são usados em diversos sistemas para isolar módulos falhos e recuperar o sistema após a ocorrência de erros. Em ambientes multiprocessadores, onde existe redundância implícita de nodos processadores, vários algoritmos de reconfiguração já foram propostos. Entretanto a maior parte destes algoritmos destina-se a topologias específicas bastante exploradas como, por exemplo, arquiteturas na forma de arrays e árvores. Neste trabalho é apresentada uma estratégia de detecção/reconfiguração para tolerar falhas na máquina T-NODE. Esta máquina possui uma arquitetura multiprocessadora fracamente acoplada, que tem como processador base o transputer. Sua arquitetura de interconexão é definida pelo usuário; a organização de barramentos implementada com base em uma chave crossbar, a qual permite uma variada e fácil gama de opções. Assim, os algoritmos tradicionais de reconfiguração não se aplicam pois são excessivamente restritivos. A análise da arquitetura e do software de baixo nível existentes para a T-NODE revelou recursos praticamente inexistentes a nível de controle de falhas nos processadores e erros no processamento. Mesmo considerando-se que o principal objetivo desta máquina é a obtenção de alto desempenho, é possível implementar procedimentos que melhorem suas características de confiabilidade. Neste estudo é apresentada uma maneira de melhorar o nível de tolerância a falhas da máquina de modo que ela possa ser usada em tarefas mais exigentes do ponto de vista de confiabilidade, sem perda excessiva de desempenho. A estratégia definda usa a técnica de redundância dinâmica com detecção de falhas on-line e recuperação do sistema através do isolamento da falha por reconfiguração e conseqüente reinicialização do sistema. A validação da estratégia foi feita pela construção de um protótipo utilizando a linguagem OCCAM2 e um processador transputer conectado ao barramento de um microcomputador PC. No protótipo foram implementados três processos distintos: o testador, o supervisor e o reconfigurador. Estes processos têm respectivamente, as funções de testar os nodos processadores, supervisionar os resultados dos testes e reconfigurar o sistema quando da ocorrência de uma falha. / In many systems, reconfiguration strategies are used to remove failed components and to recuperate system from the resulting errors. Various reconfiguration algorithms have been proposed with the goal of covering faults in multiprocessing systems, but most of them support only specific architecture styles, as arrays or trees. In this study, a reconfiguration algorithm is proposed whose goal is to tolerate faults in the T-NODE machine. The T-NODE is a loosed coupled, multiprocessor machine based on transputers. The analysis of the architecture and of the system software existing for the T-NODE has shown that, in practice, there were not special resources aiming to control processor faults and processing errors. Even considering that the main goal of this machine is processing with high performance, it is possible to implement alternative procedures which result in better reliability characteristics. By other way, the interconnection architecture of this machine is defined by the user; its bus organization implemented with the aid of a crossbar switch allows choices among several possibilities. Consequently, traditional algorithms do not apply because they are too restrictive. Therefore, the research here related aims to improve the fault-tolerance parameters of this machine without changing significantly its original performance. The strategy here presented uses a dynamic redundancy technique with on-line fault detection; system recovery is get by logically isolating the faulty module, reconfiguring the others and restarting the system. The validation of the strategy has been done with the construction of a prototype using the OCCAM2 language and a transputer processor connected to the bus of a microcomputer (PC). Three different processes have been implemented in the prototype: the tester, the supervisior and the reconfigurator. These processes have respectively the functions of: testing the processing nodes, to supervise tests results and to reconfigure the system under fault occurrence.

Procedimentos de reconfiguração são usados em diversos sistemas para isolar módulos falhos e recuperar o sistema após a ocorrência de erros. Em ambientes multiprocessadores, onde existe redundância implícita de nodos processadores, vários algoritmos de reconfiguração já foram propostos. Entretanto a maior parte destes algoritmos destina-se a topologias específicas bastante exploradas como, por exemplo, arquiteturas na forma de arrays e árvores. Neste trabalho é apresentada uma estratégia de detecção/reconfiguração para tolerar falhas na máquina T-NODE. Esta máquina possui uma arquitetura multiprocessadora fracamente acoplada, que tem como processador base o transputer. Sua arquitetura de interconexão é definida pelo usuário; a organização de barramentos implementada com base em uma chave crossbar, a qual permite uma variada e fácil gama de opções. Assim, os algoritmos tradicionais de reconfiguração não se aplicam pois são excessivamente restritivos. A análise da arquitetura e do software de baixo nível existentes para a T-NODE revelou recursos praticamente inexistentes a nível de controle de falhas nos processadores e erros no processamento. Mesmo considerando-se que o principal objetivo desta máquina é a obtenção de alto desempenho, é possível implementar procedimentos que melhorem suas características de confiabilidade. Neste estudo é apresentada uma maneira de melhorar o nível de tolerância a falhas da máquina de modo que ela possa ser usada em tarefas mais exigentes do ponto de vista de confiabilidade, sem perda excessiva de desempenho. A estratégia definda usa a técnica de redundância dinâmica com detecção de falhas on-line e recuperação do sistema através do isolamento da falha por reconfiguração e conseqüente reinicialização do sistema. A validação da estratégia foi feita pela construção de um protótipo utilizando a linguagem OCCAM2 e um processador transputer conectado ao barramento de um microcomputador PC. No protótipo foram implementados três processos distintos: o testador, o supervisor e o reconfigurador. Estes processos têm respectivamente, as funções de testar os nodos processadores, supervisionar os resultados dos testes e reconfigurar o sistema quando da ocorrência de uma falha. / In many systems, reconfiguration strategies are used to remove failed components and to recuperate system from the resulting errors. Various reconfiguration algorithms have been proposed with the goal of covering faults in multiprocessing systems, but most of them support only specific architecture styles, as arrays or trees. In this study, a reconfiguration algorithm is proposed whose goal is to tolerate faults in the T-NODE machine. The T-NODE is a loosed coupled, multiprocessor machine based on transputers. The analysis of the architecture and of the system software existing for the T-NODE has shown that, in practice, there were not special resources aiming to control processor faults and processing errors. Even considering that the main goal of this machine is processing with high performance, it is possible to implement alternative procedures which result in better reliability characteristics. By other way, the interconnection architecture of this machine is defined by the user; its bus organization implemented with the aid of a crossbar switch allows choices among several possibilities. Consequently, traditional algorithms do not apply because they are too restrictive. Therefore, the research here related aims to improve the fault-tolerance parameters of this machine without changing significantly its original performance. The strategy here presented uses a dynamic redundancy technique with on-line fault detection; system recovery is get by logically isolating the faulty module, reconfiguring the others and restarting the system. The validation of the strategy has been done with the construction of a prototype using the OCCAM2 language and a transputer processor connected to the bus of a microcomputer (PC). Three different processes have been implemented in the prototype: the tester, the supervisior and the reconfigurator. These processes have respectively the functions of: testing the processing nodes, to supervise tests results and to reconfigure the system under fault occurrence.

International Telemetering Conference Proceedings / October 25-28, 1993 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, Nevada / The performance and cost effectiveness of em bedded processing has greatly enhanced the personal computer's (PC) capability, particularly when used for real-time satellite data acquisition, telemetry processing, command and control operations. Utilizing a transputer based parallel architecture, a modular, reusable, and scalable control system is attainable. The synergism between the personal computer and embedded processing results in efficient, low cost desktop workstations up to 1000 MIPS of performance.

L'implémentation, selon des critères de hautes performances, d'un protocole de communication est une tache complexe. De nombreux facteurs tels que l'environnement d'implantation, les techniques d'implémentation, l'efficacité du noyau système et les structures de données sont généralement aussi importants que les spécifications du protocole. Nous avons réalisé une implémentation hautes performances du protocole de transport osi classe 4, dans un environnement a base de transputers (microprocesseur risc d'inmos). Nous avons montre comment le transputer, associe au langage Occam, pouvait fournir un environnement d'implantation performant. L'implémentation a été conçue pour supprimer les transferts de données (en utilisant des structures de données dédiées) et minimiser les accès aux taches systèmes (des primitives systèmes ont ete développées pour optimiser le temps de gestion de la mémoire et des temporisations). L'étude de performances menée sur cette implémentation a montre qu'il était possible d'atteindre des débits voisins de 5000 tsdu par seconde, et nous a permis de définir l'architecture d'une plate-forme configurable pour l'évaluation des protocoles de niveau intermédiaire, et pour l'implantation hautes performances de ces protocoles. Ces travaux se terminent par l'analyse des fonctionnalités du protocole et des techniques d'implémentation mises au point, pour essayer d'apporter des éléments de réponse au probleme de l'avenir des protocoles de transport classiques (osi tp4 et tcp) devant les besoins définis par les domaines d'application nouveaux

CONKER est un noyau de communication construit à l'aide du modèle CSP.<br /> Une application décrite à l'aide de CONKER sera composée de connecteurs<br /> qui sont les obJjets charges de la communication-synchronisation et de<br /> processus qui se chargent du traitement.<br />Chaque connecteur du noyau réalise un protocole de communication particulier <br />entre les processus "applications". Ceux-ci n'utilisent que des primitives<br /> d'envoi et de réception de messages, de manière homogène et transparente à <br />la réalisation des connecteurs qui les relient.<br />Cette caractéristique de transparence, ainsi que la possibilité d'implémenter<br /> CONKER sur un ensemble de systèmes "hôtes hétérogènes", assurent une <br />transportabilité aisée des applications en environnement multi-processeurs,<br />ou sur un réseau hétérogène.<br />De part sa conception, CONKER permet de mettre â la disposition des processus<br />applications, des types de connecteurs, construits de façon incrémentale à la<br /> demande, et utilisant pour cela, les calculs de processus issus du modèle CSP.

O trabalho em torno do sistema TRIX visa desenvolver um sistema operacional multiprocessado experimental, para servir de base a futuros trabalhos de pesquisa em sistemas operacionais e processamento paralelo. Como características essenciais do sistema tem-se simplicidade, desempenho e compatibilidade com UNIX. Com o sistema operando em vários processadores, pode-se fazer experiências de muitos tipos em processamento paralelo, como por exemplo, ensaios de distribuição de carga, avaliações de desempenho, implementação de linguagens paralelas ou distribuídas, ,bancos de dados, sistemas dedicados, etc. Ao construir o sistema TRIX, decidiu-se usar o código fonte de um sistema já pronto e funcionando, para encurtar o tempo de desenvolvimento. Optou-se pelo MINIX, que é um sistema bem estruturado, dividido em camadas de processos seqüenciais que se comunicam por troca de mensagens. Mais que isso, 0 MEND( a compatível com o UNIX versão 7 e o seu c6digo fonte pode ser usado para fins acadêmicos sem ferir o seu Copyright. Foi necessário porem dotar o MINIX de características distribuídas, para o controle de uma arquitetura multiprocessada. projeto e implementação destas características é o assunto deste trabalho. Inicialmente são avaliados os sistemas operacionais multiprocessados encontrados na literatura, de maneira a auxiliar no projeto do TRIX. Entre os detalhes estudados estão as diferenças entre sistemas paralelos e distribuídos, a comunicação entre seus processos e sua forma de distribuição. São apresentados os microprocessadores do tipo transputer, com seus mecanismos de criação e comunicação de processos implementados em hardware. Também é detalhado o sistema operacional MINIX, com sua construção em camadas, com processos servidores e clientes e suas estruturas de controle. 0 sistema foi projetado tentando maximizar a sua flexibilidade, escalabilidade e disponibilidade e minimizar sua complexidade. Os processos servidores são divididos de forma fixa, controlando as funções de memória localmente e as funções de arquivos remotamente. Os processos de usuário são distribuídos tentando se equalizar a taxa de ocupação dos processadores do sistema. E implementado um mecanismo de identificação global de processos juntamente com um método transparente de comunicação. Isso é feito junto com a criação de um driver suplementar ao sistema, responsável pela comunicação entre processos de processadores distintos. O núcleo original do MINIX recebeu uma serie de alterações para suportar as características distribuídas do novo sistema, de maneira a identificar processos locais e remotos. Foram extraídas do núcleo as funções executadas pelo escalonador em hardware do transputer. Foram inseridas algumas funções novas para tratar de algumas idiosincrasias do transputer, como por exemplo, sua falta de gerencia de memória. Finalmente, foi criado um mecanismo distribuído para controlar a arvore de processos do sistema, mantendo a semântica do UNIX. A escolha do processador para a execução de novos processos 6 feita pelo processador que o estiver criando, através de informações recebidas sobre processadores menos ocupados que estiverem mais próximos. / The TIUX system has been defined as an experimental operating system, to be used in future research on operating systems and parallel processing. The essential characteristics of the system are simplicity, performance and uNix compatibility. With the system running on several processors, several topics can be studied, such as load balancing, performance evaluation, implementation of distributed or parallel programming languages, distributed data bases and embedded systems. While designing the TRix system, it was decided to use the source code of an existing system, to shorten the development time. MINIX was chosen, because it is a well structured system, divided into layers of sequential processes, which communicate via messages. MINIX is compatible with UNIX version 7 and its source code can be used for academic purposes without any copyright infringiment. It had to be extended to control a multiprocessor architecture. The implementation of these characteristics is the main subject of this work. Initially some existing multiprocessor operating systems are evaluated, in order to guide in the development of TRIX. The studied issues are differences between parallel and distributed systems, interprocess communication features and the process distribution policy. The transputer microprocessors are presented, with their hardware implemented devices for process creation and communication. The MINIX operating system layered structure is described, with client and server processes and their control structures. The system is projected as an attempt to maximize flexibility, scalability and availability and to minimize complexity. The server processes are distributed in a fixed layout, controlling the memory and processes locally, and the files remotely. The user processes are distributed with load balancing among the processors. Global identification and transparent communication are implemented. This is achieved with an additional device driver, responsible for communication between processes running on different processors. The original MINIX kernel was changed to support the new distributed features of the system, identifying processes globally. The scheduler functions were stripped off, as they are now performed by the transputer hardware. Some functions were inserted to deal with some transputer problems, as for example, the lack of a memory management unit. Finally, a mechanism to control the global system process tree was created, maintaning strict UNIX semantics. The choice of which processor will hold a newly created process is made by the processor creating it, based on information received about the nearer processor with a low load.