Durante a evolução da comunicação, diversos fatores contribuíram para melhorar a qualidade dos sistemas computacionais (Hardware e Software) em um ambiente industrial, onde o fator desempenho é um dos pontos importantes a ser considerado em um projeto de automação industrial. Nos últimos vinte anos, surgiram diversas propostas de padronização de protocolos para automação industrial e aplicações de tempo real, cada qual com características e tempos de resposta diferentes. Um estudo detalhado sobre as características técnicas de controle de tempo é de extrema importância, visto que esses sistemas, muitas vezes são implementados em situações de missão crítica, nas quais o tempo de resposta é um fator crucial para a aplicação. Nesta dissertação, apresentamos as etapas de evolução das técnicas de controle de acesso ao barramento, culminando inicialmente com o surgimento da proposta do protocolo FIELDBUS e em seguida com a proposta alemã, o PROFIBUS. O principal objetivo deste trabalho é propor um modelo analítico para a realização de avaliação de desempenho em uma rede PROFIBUS. O trabalho apresenta uma descrição das características funcionais do protocolo, bem como uma descrição detalhada dos tempos de controle utilizado pelo protocolo para controle e supervisão da rede. Uma descrição dos experimentos e o cruzamento dos dados obtidos na simulação com os dados obtidos através do modelo analítico demonstram a razão pela qual os modelos analíticos é uma ferramenta de extrema importância devido a sua agilidade em estimar o desempenho de uma rede PROFIBUS. Palavras-chave: Avaliação de desempenho, automação industrial, redes de campo, protocolos.

Durante a evolução da comunicação, diversos fatores contribuíram para melhorar a qualidade dos sistemas computacionais (Hardware e Software) em um ambiente industrial, onde o fator desempenho é um dos pontos importantes a ser considerado em um projeto de automação industrial. Nos últimos vinte anos, surgiram diversas propostas de padronização de protocolos para automação industrial e aplicações de tempo real, cada qual com características e tempos de resposta diferentes. Um estudo detalhado sobre as características técnicas de controle de tempo é de extrema importância, visto que esses sistemas, muitas vezes são implementados em situações de missão crítica, nas quais o tempo de resposta é um fator crucial para a aplicação. Nesta dissertação, apresentamos as etapas de evolução das técnicas de controle de acesso ao barramento, culminando inicialmente com o surgimento da proposta do protocolo FIELDBUS e em seguida com a proposta alemã, o PROFIBUS. O principal objetivo deste trabalho é propor um modelo analítico para a realização de avaliação de desempenho em uma rede PROFIBUS. O trabalho apresenta uma descrição das características funcionais do protocolo, bem como uma descrição detalhada dos tempos de controle utilizado pelo protocolo para controle e supervisão da rede. Uma descrição dos experimentos e o cruzamento dos dados obtidos na simulação com os dados obtidos através do modelo analítico demonstram a razão pela qual os modelos analíticos é uma ferramenta de extrema importância devido a sua agilidade em estimar o desempenho de uma rede PROFIBUS. Palavras-chave: Avaliação de desempenho, automação industrial, redes de campo, protocolos.

Durante a evolução da comunicação, diversos fatores contribuíram para melhorar a qualidade dos sistemas computacionais (Hardware e Software) em um ambiente industrial, onde o fator desempenho é um dos pontos importantes a ser considerado em um projeto de automação industrial. Nos últimos vinte anos, surgiram diversas propostas de padronização de protocolos para automação industrial e aplicações de tempo real, cada qual com características e tempos de resposta diferentes. Um estudo detalhado sobre as características técnicas de controle de tempo é de extrema importância, visto que esses sistemas, muitas vezes são implementados em situações de missão crítica, nas quais o tempo de resposta é um fator crucial para a aplicação. Nesta dissertação, apresentamos as etapas de evolução das técnicas de controle de acesso ao barramento, culminando inicialmente com o surgimento da proposta do protocolo FIELDBUS e em seguida com a proposta alemã, o PROFIBUS. O principal objetivo deste trabalho é propor um modelo analítico para a realização de avaliação de desempenho em uma rede PROFIBUS. O trabalho apresenta uma descrição das características funcionais do protocolo, bem como uma descrição detalhada dos tempos de controle utilizado pelo protocolo para controle e supervisão da rede. Uma descrição dos experimentos e o cruzamento dos dados obtidos na simulação com os dados obtidos através do modelo analítico demonstram a razão pela qual os modelos analíticos é uma ferramenta de extrema importância devido a sua agilidade em estimar o desempenho de uma rede PROFIBUS. Palavras-chave: Avaliação de desempenho, automação industrial, redes de campo, protocolos.

A computação reconfigurável está se fortalecendo cada vez mais devido ao grande avanço dos dispositivos reprogramáveis e ferramentas de projeto de hardware utilizadas atualmente. Isso possibilita que o desenvolvimento de hardware torne-se bem menos trabalhoso e complicado, facilitando assim a vida do desenvolvedor. A tecnologia utilizada atualmente em projetos de computação reconfigurável é denominada FPGA (Field Programmable Gate Array), que une algumas características tanto de software (flexibilidade), como de hardware (desempenho). Isso fornece um ambiente bastante propício para desenvolvimento de aplicações que precisam de um bom desempenho, sem que estas devam possuir uma configuração definitiva. O objetivo deste trabalho foi implementar um barramento eficiente para possibilitar a comunicação entre diferentes CORES de um robô reconfigurável, que podem estar dispersos em diferentes dispositivos FPGAs. Tal barramento seguirá o padrão AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture), pertencente à ARM. Todo o desenvolvimento do core completo do AMBA foi realizado utilizando-se a linguagem VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) e ferramentas EDAs (Electronic Design Automation) apropriadas. É importante notar que, embora o barramento tenha sido projetado para ser utilizado em um robô, o mesmo pode ser usado em qualquer sistema on-chip. / The reconfigurable computing is each time more fortified, what leads to a great advance of reprogrammable devices and hardware design tools. This has become hardware development less laborious and complicated, thus, facilitating the life of the designer. The technology currently used in projects of reconfigurable computing is called FPGA (Field Programmable Gate Array), which combines some characteristics of software (flexibility) and hardware (performance). This technology provides a propitious environment to the development of applications that need a good performance. Those that don’t need a definitive configuration. The purpose of this work was to implement an efficient bus to make possible the communication among different modules of a reconfigurable robot. This bus is based on a bus standard called AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture), which belongs to ARM. All the development of full AMBA core was carried through using VHDL (Very High Speed Integrated Circuit the Hardware Description Language) language and appropriated EDA (Electronic Design Automation) tools. It is important to notice that, even so the bus have been projected to be used in a robot, it could be used in any system on-chip.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Esta dissertaÃÃo apresenta uma proposta de middleware de comunicaÃÃo baseado em Enterprise Service Bus (ESB) para sistemas federados, isto Ã, formados por sistemas de diferentes organizaÃÃes. Este trabalho nÃo aborda o problema clÃssico de sistemas federados, cujo enfoque principal à autenticaÃÃo e a seguranÃa, mas sim uma necessidade crescente de intercomunicaÃÃo de serviÃos heterogÃneos. O middleware proposto, chamado de Federated Service Bus (FSB), faz uso de ESBs internos para permitir o isolamento, aplicaÃÃo de polÃticas e roteamento de cada domÃnio que compÃe o sistema federado, visando separar interesses e evitar conflitos. Nossa proposta à modelada por redes de Petri coloridas, o que lhe atribui confiabilidade de simulaÃÃo e de validaÃÃo com base em um modelo formal matemÃtico. Assim, ganhos significativos foram obtidos na implementaÃÃo com o uso de web services e BPEL (Business Process Execution Language). A modelagem com redes de Petri coloridas nÃo sà validou o fluxo, como o documentou em detalhes e possibilitou a diminuiÃÃo no nÃmero de erros. Por fim, enquadramos o FSB em arquiteturas consolidadas com SOA (Service Oriented Achitecture), EDA (Event-Driven Architecture) e NGOSS (Next Generation Operation System and Software). / This work presents the Federated Service Bus (FSB), a communication middleware based on Enterprise Service Bus (ESB) for federated systems. We do not address the classic problem of federated systems, focused mainly on authentication and security, but a growing need for heterogeneous service intercommunication. The proposed middleware makes use of internal ESBs to allow the isolation, application of policies and routing of each domain that comprises the federal system, seeking separate interests and avoid conflicts. Our proposal is modeled using coloured Petri nets, which gives it reliability of simulation and validation based on a formal mathematical model. Thus, significant gains were achieved in the implementation with the use of web services and BPEL (Business Process Execution Language). The modeling with coloured Petri nets not only validated the flow as allowed a error reduction. Finally, the FSB is embedded with SOA (Service Oriented Achitecture), EDA (Event-Driven Architecture) and NGOSS (Next Generation Operation System and Software).

[pt] Neste trabalho descreve-se o projeto e desenvolvimento de um controlador inteligente de unidades de disco flexível para microcomputadores. O controlador inteligente é baseado no microprocessador 8085 e no controlador de disco 8271 da INTEL. Sua finalidade é livrar o computador hospedeiro das tarefas referentes ao controle de unidades de disco flexível, introduzindo capacidade de processamento paralelo no sistema. Este projeto faz parte do projeto MULTIPUC de estudos de redes de microcomputadores, em execução no Laboratório de Engenharia e Sistema de Computação (LESC) da PUC/RJ. / [en] This work describes the Project and realisation of a floppy-disk intelligent controller. The intelligent controller is besed on the INTEL 8085 microprocessor and on the INTEL 8271 disk controller. Its main purpose is to free the host computer of all the floppy-disk controlling tasks, which results in a additional parallel processing capacity of the system. This work is part of a microcomputer network project called MULTIPUC, which is being built at the Laboratório de Engenharia e Sistemas de Computação (LESC).

A computação reconfigurável está se fortalecendo cada vez mais devido ao grande avanço dos dispositivos reprogramáveis e ferramentas de projeto de hardware utilizadas atualmente. Isso possibilita que o desenvolvimento de hardware torne-se bem menos trabalhoso e complicado, facilitando assim a vida do desenvolvedor. A tecnologia utilizada atualmente em projetos de computação reconfigurável é denominada FPGA (Field Programmable Gate Array), que une algumas características tanto de software (flexibilidade), como de hardware (desempenho). Isso fornece um ambiente bastante propício para desenvolvimento de aplicações que precisam de um bom desempenho, sem que estas devam possuir uma configuração definitiva. O objetivo deste trabalho foi implementar um barramento eficiente para possibilitar a comunicação entre diferentes CORES de um robô reconfigurável, que podem estar dispersos em diferentes dispositivos FPGAs. Tal barramento seguirá o padrão AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture), pertencente à ARM. Todo o desenvolvimento do core completo do AMBA foi realizado utilizando-se a linguagem VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) e ferramentas EDAs (Electronic Design Automation) apropriadas. É importante notar que, embora o barramento tenha sido projetado para ser utilizado em um robô, o mesmo pode ser usado em qualquer sistema on-chip. / The reconfigurable computing is each time more fortified, what leads to a great advance of reprogrammable devices and hardware design tools. This has become hardware development less laborious and complicated, thus, facilitating the life of the designer. The technology currently used in projects of reconfigurable computing is called FPGA (Field Programmable Gate Array), which combines some characteristics of software (flexibility) and hardware (performance). This technology provides a propitious environment to the development of applications that need a good performance. Those that don’t need a definitive configuration. The purpose of this work was to implement an efficient bus to make possible the communication among different modules of a reconfigurable robot. This bus is based on a bus standard called AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture), which belongs to ARM. All the development of full AMBA core was carried through using VHDL (Very High Speed Integrated Circuit the Hardware Description Language) language and appropriated EDA (Electronic Design Automation) tools. It is important to notice that, even so the bus have been projected to be used in a robot, it could be used in any system on-chip.

O grande aumento da capacidade de integração de transistores em um único circuito integrado tem exigido grande e constante evolução na metodologia de projeto e práticas de implementação de sistemas eletrônicos embarcados. Tal capacidade de integração resultou no surgimento de sistemas sobre silício (SoCs). O projeto de tais sistemas, mais complexos que seus predecessores, alteram significativamente os fluxos tradicionais de concepção de sistemas, fazendo surgir estratégias tais quais reuso, projetos orientados a plataformas, assim como modelagens e simulações em diferentes níveis de abstração. Um dos diferentes níveis de abstração estudados é o analítico, onde os sistemas são modelados através de representações abstratas. A adoção de modelos analíticos apresenta vantagens, como alta velocidade de execução (permitindo um grande número de análises de modelos diferentes) e facilidade de alteração. No entanto, por se tratarem de modelagens distantes, em termos de abstração, de implementações reais, podem oferecer prognósticos não exatos. Faz-se então necessária a investigação de metodologias que tenham como propósito o aperfeiçoamento de tais modelos em termos de acurácia e fidelidade. O presente trabalho apresenta uma metodologia de modelagem analítica para avaliação de desempenho de sistemas-sobre-silício orientada a aplicação de processadores de redes de pacotes. A metodologia de Network Calculus, a ser implementada nos estágios iniciais de projeto de sistemas-sobre-silício baseados em plataforma, contribui para reduzir o espaço de avaliação de projeto. Trata do equacionamento analítico de representações abstratas das cargas de entrada e também da capacidade de processamento de recursos, visando obter prognósticos mais pessimistas e mais otimistas de parâmetros como latência, requisição de buffer e utilização do sistema, descrito de modo abstrato através de grafos. / The great increase in terms of integration capacity of transistors on integrated circuits has demanded great and constant evolution in the design methodology and practical implementation of embedded electronic systems. Such capacity of integration resulted in the sprouting of systems-on-chips (SoCs). The design of such systems, more complex than their predecessors, significantly changes the traditional flow in the conception of systems, bringing up strategies such like reuse, platform based design, as well as modeling and simulation in different abstraction levels. One of the different abstraction levels under study is the analytical one, where the systems are shaped through abstract representations. The adoption of analytical models presents advantages, such as high speed of execution (allowing a great number of analyses of different models) and easiness for alteration. However, due to their distant representation models, in terms of abstraction, from real implementations, they cannot offer accurate prognostics on several design metrics. Therefore, it is necessary the investigation on methodologies aiming to the enhancement of such models in terms of accuracy and fidelity. The present work shows a methodology of analytical modeling for evaluation of system-on-chip performance guided to the application of network processors of packages. The methodology of Network Calculus, to be implemented in the initial steps of of system-on-chip´s design cycle, contributes to reduce the design space exploration. It deals with the building of analytical equations for abstract representations of workloads and also the processing capacity of resources, aiming at to get most pessimistic and most optimistic prognostics of parameters such like latency, buffer requirements and the system utilization, described in abstract way through graphs.

Population ageing has been taking place all over the world, being estimated that 2.1 billion people will be aged 60 or over in 2050. Healthcare Supportive Home (HSH) Systems have been proposed to overcome the high demand of remote home care for assisting an increasing number of elderly people living alone. Since a heterogeneous team of healthcare professionals need to collaborate to continually monitor health status of chronic patients, a cooperation of pre-existing e-Health systems, both outside and inside home, is required. However, current HSH solutions are proprietary, monolithic, high coupled, and expensive, and most of them do not consider their interoperation neither with distributed and external e-Health systems, nor with systems running inside the home (e.g., companion robots or activity monitors). These systems are sometimes designed based on local legislations, specific health system configurations (e.g., public, private or mixed), care plan protocols, and technological settings available; therefore, their reusability in other contexts is sometimes limited. As a consequence, these systems provide a limited view of patient health status, are difficult to evolve regarding the evolution of patients health profile, do not allow continuous patients monitoring, and present limitations to support the self-management of multiple chronic conditions. To contribute to solve the aforementioned challenges, this thesis establishes HomecARe, a reference architecture for supporting the development of quality HSH systems. HomecARe considers HSH systems as Systems-of-Systems (SoS) (i.e., large, complex systems composed of heterogeneous, distributed, and operational and managerial independent systems), which achieve their missions (e.g., improvement of patients quality of life) through the behavior that emerges as result of collaborations among their constituents. To establish HomecARe, a systematic process to engineer reference architectures was adopted. As a result, HomecARe presents domain knowledge and architectural solutions (i.e., architectural patterns and tactics) described using conceptual, mission, and quality architectural viewpoints. To assess HomecARe, a case study was performed by instantiating HomecARe to design the software architecture of DiaManT@Home, a HSH system to assist at home patients suffering of diabetes mellitus. Results evidenced HomecARe is a viable reference architecture to guide the development of reusable, interoperable, reliable, secure, and adaptive HSH systems, bringing important contributions for the areas of e-Health, software architecture, and reference architecture for SoS. / O envelhecimento da população é um fenômeno mundial e estima-se que no ano 2050, 2,1 bilhões de pessoas terão 60 anos ou mais. Sistemas de casas inteligentes para o cuidado da saúde (em inglês Healthcare Supportive Home - HSH systems) têm sido propostos para atender a alta demanda de serviços de monitoramento contínuo do número cada vez maior de pacientes que vivem sozinhos em suas residências. Considerando que o monitoramento do estado de saúde de pacientes crônicos requer a colaboração de equipes formadas por profissionais de várias especialidades, é fundamental que haja cooperação entre sistemas eletrônicos de saúde (por exemplo, sistemas de prontuário eletrônico ou sistemas de atenção de emergência), sendo eles externos ou internos à residência. Entretanto, as soluções de HSH existentes são comerciais, monolíticas, altamente acopladas e de alto custo. A maioria delas não considera a interoperabilidade entre sistemas distribuídos e exteriores ou internos à residência dos pacientes, como é o caso de robôs de companhia e monitores de atividade. Além disso, os sistemas de HSH muitas vezes são projetados com base em legislações locais, na estrutura do sistema de saúde (por exemplo, público, privado ou misto), nos planos de cuidados nacionais e nos recursos tecnológicos disponíveis; portanto, a reusabilidade desses sistemas em outros contextos é não é uma tarefa trivial. Em consequência, os sistemas de HSH existentes oferecem uma visão restrita do estado de saúde do paciente, são difíceis de evoluir acompanhando as mudanças no perfil de saúde do paciente, impossibilitando assim seu monitoramento contínuo e limitando o suporte para o paciente na autogestão de suas múltiplas condições crônicas. Visando contribuir na resolução dos desafios apresentados, esta tese estabelece a HomecARe, uma arquitetura de referência para apoiar o desenvolvimento de sistemas de HSH de qualidade. A HomecARe considera os sistemas de HSH como Sistemas-de-Sistemas (do inglês Systems-of-Systems - SoS) (ou seja, sistemas grandes e complexos formados por outros sistemas heterogêneos, distribuídos e que apresentam independência em seu gerenciamento e operação), que cumprem suas missões (por exemplo, melhoria da qualidade de vida do paciente) mediante o comportamento que emerge resultante da colaborações entre seus sistemas constituintes. Para estabelecer a HomecARe, foi adotado um processo sistemático que apoia a engenharia de arquiteturas de referência. Como resultado, a HomecARe contém o conhecimento do domínio, bem como soluções arquiteturais (por exemplo, padrões arquiteturais e táticas) que são descritas usando os pontos de vista conceitual, de missão e de qualidade. A HomecARe foi avaliada por meio da condução de um estudo de caso em que a arquitetura de referência foi instanciada para projetar o DiaManT@Home, um sistema de HSH que visa apoiar pacientes diagnosticados com diabetes mellitus na autogestão de sua doença. Os resultados obtidos evidenciaram que a HomecARe é uma arquitetura de referência viável para guiar o desenvolvimento de sistemas de HSH reusáveis, interoperáveis, confiáveis, seguros e adaptativos, trazendo importantes contribuições nas áreas de saúde eletrônica, arquitetura de software e arquiteturas de referência para SoS.

Submitted by Mariana Dornelles Vargas (marianadv) on 2015-05-18T12:06:00Z No. of bitstreams: 1 padroes_estruturais.pdf: 1608201 bytes, checksum: 202eac1edefaff08f88aa686d56f9c59 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-18T12:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 padroes_estruturais.pdf: 1608201 bytes, checksum: 202eac1edefaff08f88aa686d56f9c59 (MD5) Previous issue date: 2011 / Nenhuma / Fatores topográficos afetam as comunidades vegetais em diferentes escalas espaciais agindo como filtros para a distribuição e abundância das espécies. Essa influência é proeminente em ecossistemas montanos. No sul do Brasil as encostas íngremes dos rios da bacia hidrográfica do rio Pelotas abrigam importantes remanescentes florestais montanos, apesar da pressão antrópica histórica exercida pela extração madeireira, agropecuária, silvicultura e nas últimas décadas, principalmente pela exploração hidrelétrica. O represamento de rios é um dos mais proeminentes impactos aos ecossistemas de água doce, com reflexos sobre a vegetação ripária. A construção de reservatórios hidrelétricos em rios montanos com vales estreitos como aqueles da bacia hidrográfica do rio Pelotas causa a elevação artificial do nível e do lençol freático podendo afetar a vegetação ripária situada acima do novo nível dos rios. Portanto são esperadas diferenças estruturais entre florestas de encosta que margeiam reservatórios hidrelétricos e áreas controle. Este estudo foi desenvolvido em florestas de encosta de três tributários do rio Pelotas, em Campo Belo do Sul, SC. Foram instaladas 90 unidades amostrais (0,9 ha) em encostas que margeiam o reservatório da UHE Barra Grande e em encostas controle. Foram amostradas todas as árvores e arbustos vivos com DAP ≥ 5 cm. O desenho amostral permitiu comparar a heterogeneidade topográfica, a estrutura florestal e a composição de espécies (separadamente) entre rios, e em cada um deles o tratamento efeito da barragem através de análises de variância uni e multivariadas. Também foi utilizada uma análise de espécies indicadoras para determinar as espécies mais afins a cada encosta. A riqueza de espécies foi comparada por meio de curvas de rarefação baseadas na amostra. Neste trabalho foi utilizado o conceito de número efetivo de espécies (diversidade verdadeira) para calcular a diversidade de árvores. Foram amostradas 1233 árvores de 87 espécies e 40 famílias. As análises estatísticas revelaram heterogeneidade topográfica entre as encostas, que se refletiu na estrutura florestal e na composição de espécies. Essas diferenças também foram observadas em cada um dos rios para o tratamento efeito da barragem. Riqueza e diversidade de espécies se mostraram relativamente homogêneas. Os resultados corroboram o papel da heterogeneidade ambiental na estruturação das comunidades. As diferenças estruturais e em composição de espécies observadas para o tratamento efeito da barragem sugerem efeitos sobre a vegetação. Por outro lado, múltiplos fatores podem ter relações causais com essas diferenças, e, portanto, são necessários estudos complementares. / Plant communities are affected by topography in different spatial scales, acting as an environmental filter to species distribution and abundance. This influence is prominent in montane ecosystems. In southern Brazil, steep slopes of the Pelotas river watershed has important montane forest remnants, despite the pressure exerted by anthropic historical logging, agriculture, forestry, and in recent decades, hydroelectric exploitation. The damming of rivers is one of the most prominent impacts on freshwater ecosystems, with impacts on the riparian vegetation. The hydroelectric reservoir construction in a montane river with narrow valleys like those of the Pelotas river watershed causes the artificial increase of river water level and the groundwater affecting the riparian vegetation located above the new level of rivers. So, are expected structural differences between slope forest bordering Barra Grande hydroelectric reservoir and control areas. This study was carried out in slope forests of the three tributaries of Pelotas river in Campo Belo do Sul, SC. Were installed 90 sample plots (0.9 ha) on slope forests bordering the reservoir and control areas. We sampled all trees and shrubs alive with DBH ≥ 5 cm. The sample design allowed us to compare topography, forest structure and species composition (separately) between rivers, and the effect of the dam treatment through univariate and multivariate analysis of variance. It was also used an indicator species analysis to determine indicator species to each slope. Species richness was compared using rarefaction curves based on the sample. In this study we used the concept of effective number of species (true diversity) to calculate trees diversity. We sampled 1233 trees of 87 species and 40 families. Statistical analysis revealed topographic heterogeneity among the slopes, which was reflected in forest structure and species composition. These differences were also observed in each of the rivers for the effect of the dam treatment. Richness and true diversity proved relatively homogeneous. Our results support the role of environmental heterogeneity on forest communities. The forest structure and species composition differences observed for the effect of the dam treatment suggest effects on vegetation. On the other hand, multiple factors may have causal relationships with these differences, and therefore further studies are needed.