Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4747.pdf: 5016839 bytes, checksum: ca7594d5895754f4ee9eb215e548c3cc (MD5) Previous issue date: 2012-11-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / In recent years, performance improvements in sequential microprocessors have been limited by physical and technological factors. For this reason, alternative approaches for high performance execution have gained importance. One of them is based in the use of reconfigurable hardware, implemented using FPGAs. However, conventional methods for programming those devices are notoriously complex, usually based on hardware description languages such as VHDL and Verilog. This work presents the development of a compilation framework to support the translation of a loop, described in C language, into its corresponding version for synthesis in reconfigurable hardware. The optimized execution is based on the loop pipelining technique, which requires advanced compiler support. That is achieved by using the Cetus compiler, enhanced by a number of modifications, and thus used as a basis for the semi-automatic generation of custom-hardware accelerators. In order to guide the compiler developments and validate its basic functionalities, two study cases were considered: one based on finite state machines as the method of choice for hardware modelling (EC-1), and another based on the LALP domain specific language. In both cases, the proposed compilation framework have shown to be a facilitator element for the development of high performance custom-hardware. / O aumento no desempenho de processadores sequenciais tem sido limitado severamente por fatores físicos e tecnológicos nos últimos anos. Dessa forma, abordagens alternativas para a execução com alto desempenho ganharam maior importância nos últimos anos. Uma delas baseia-se na utilização de hardware customizado, implementado utilizando-se FPGAs. Entretanto, os métodos convencionais para programação desses dispositivos são notoriamente complexos, normalmente baseados em linguagens como VHDL e Verilog. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um framework de compilação para auxiliar a transformação de um loop, escrito em linguagem C, em sua versão para hardware customizado. A execução otimizada baseia-se na técnica de loop pipelining, a qual exige suporte avançado de compilação. Este é conseguido utilizando o compilador Cetus, que após uma série de modificações, pode ser utilizado como base para a geração semi-automática de aceleradores em hardware customizado. Como forma de guiar o desenvolvimento do compilador e validar suas funcionalidades básicas, dois casos de estudo foram considerados: um baseado na utilização de máquinas de estados finitos como método para a modelagem de hardware (EC-1), e outro baseado na linguagem de domínio específico LALP (EC-2). Em ambos os casos, o framework de compilação proposto mostrou-se útil como elemento facilitador ao desenvolvimento de hardware customizado de alto desempenho.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-18T13:50:17Z No. of bitstreams: 1 FERREIRA_Maria_2015.pdf: 44702801 bytes, checksum: d58773cbbac5f088372d16f186805b06 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-18T13:50:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FERREIRA_Maria_2015.pdf: 44702801 bytes, checksum: d58773cbbac5f088372d16f186805b06 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-18T13:50:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FERREIRA_Maria_2015.pdf: 44702801 bytes, checksum: d58773cbbac5f088372d16f186805b06 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-18T13:51:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FERREIRA_Maria_2015.pdf: 44702801 bytes, checksum: d58773cbbac5f088372d16f186805b06 (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Compiler error messages should allow programmers to understand and solve quickly problems found during the compilation process. However, compilers usually issue short contextless messages with little information and with terms that are difficult to understand. This work introduces the plug-in Error Message System (EMS) that allows the presentation of easy-to-understand and more meaningful error messages. EMS is a plug-in to the Eclipse IDE. It is highly configurable through Domain Specific Languages (DSLs). The DSLs allow that regular users build their own error messages and share them. Beginner programmers can use a set of error messages adapted to them thus reducing the time of understanding and correction of compilation errors. / As mensagens de erro dos compiladores devem permitir que os programadores compreendam e solucionem os problemas encontrados durante o processo de compilação rapidamente. Entretanto, os compiladores usualmente emitem mensagens curtas, sem contexto, pouco informativas e com termos de difícil compreensão. Este trabalho apresenta o plug-in Error Message System (EMS) que permite a apresentação das mensagens de erro mais fáceis de entender e mais informativas. EMS é um plugin para a IDE Eclipe e é altamente configurável através de linguagens específicas de domínio(LED). As LEDs permitem que usuários comuns façam suas próprias mensagens de erro e as compartilhem. Programadores iniciantes podem utilizar um conjunto de mensagens adaptadas a eles, reduzindo o tempo de compreensão e correção dos erros de compilação.

Atuais paradigmas correntes de programação de software, mais precisamente o Paradigma Imperativo (PI) e o Paradigma Declarativo (PD), apresentam deficiências que afetam o desempenho das aplicações e a obtenção de “desacoplamento” (ou acoplamento mínimo) entre elementos de software. Com o objetivo de amenizar essas deficiências, foi desenvolvido o Paradigma Orientado a Notificações (PON). O PON se inspira nos conceitos do PI (e.g. objetos) e do PD (e.g. base de fatos e regras), mas altera a essência da execução ou inferência lógica-causal. Basicamente, o PON usa objetos para tratar de fatos e regras na forma de composições de outros objetos menores que, entretanto, apresentam características comportamentais de certa autonomia, independência, reatividade e colaboração por meio de notificações pontuais para fins de inferência. Isto dito, salienta-se que a materialização dos conceitos do PON se deu por meio de um arquétipo ou Framework elaborado em linguagem de programação C++. Tal materialização do PON vem sendo utilizada como uma alternativa para o desenvolvimento de aplicações sob o domínio desse paradigma e possibilitou, de fato, a criação de aplicações para ambientes computacionais usuais baseados na chamada arquitetura Von Neumann. Apesar destas contribuições para com a sua materialização, o desenvolvimento de aplicações no PON ainda não apresentava resultados satisfatórios em termos de desempenho tal qual deveria a luz do seu cálculo assintótico, nem a facilidade de programação que seria uma das suas características principais. Nesse âmbito, o presente trabalho propõe como evolução para o estado da técnica do PON a criação de uma linguagem e compilador para o paradigma. Sendo assim, este trabalho apresenta a definição da linguagem criada com a utilização de exemplos práticos guiados pelo desenvolvimento de aplicações. Subsequentemente são apresentados detalhes do compilador bem como sua estrutura. Para demonstrar a evolução do estado da técnica do paradigma, no tocante a desempenho (e.g. tempo de processamento) e facilidade de programação foram realizados estudos comparativos com a utilização da linguagem e compilador. Os estudos comparativos foram guiados com a elaboração de dois softwares denominados aplicação Mira ao Alvo e aplicação de Vendas. Essas aplicações foram desenvolvidas com base na linguagem PON e foram realizados experimentos simulando sequências de execução com o intuito de avaliar o tempo de processamento para o resultado gerado pelo compilador PON. Ainda, tais experimentos possibilitaram a avaliação de maneira subjetiva da linguagem de programação PON no tocante a facilidade de programação. Deste modo, foi possível observar com tais estudos comparativos que os resultados apresentados pelo compilador PON foram satisfatórios quando comparados aos resultados obtidos pelo Framework e por aplicações equivalentes desenvolvidas baseadas no Paradigma Orientado a Objetos (POO). / The current software development paradigms, specifically the Imperative Paradigm (IP) and the Declarative Paradigm (DP), have weaknesses that affect the applications performance and decoupling (or minimal coupling) between the software modules. In order to provide a solution regarding these weaknesses, the Notification Oriented Paradigm (NOP) was developed. NOP is inspired by the concepts of the IP (e.g. objects) and DP (e.g. base of facts and Rules). Basically, NOP uses objects to deal with facts and Rules as compositions of other, smaller, objects. These objects have the following behavioral characteristics: autonomy, independence, responsiveness and collaboration through notifications. Thus, it’s highlighted that the realization of these concepts was firstly instantiated through a Framework developed in C++. Such NOP materialization has been used as an alternative for Application development in the domain of this paradigm and made possible, in fact, the creation of applications for typical computing environments based on Von Neumann architecture. The development of the C++ materialization of NOP has not presented satisfactory results in terms of performance as it should when taking into account its asymptotic calculation and programming facility. In this context, this work presents an evolution of NOP by creating a specific programming language, and its respective compiler, for this paradigm. Therefore, this work presents the language definition and the details of the development of its compiler. To evaluate the evolution regarding to performance (e.g. processing time) and programming facility, some comparative studies using the NOP language and compiler are presented. These comparative studies were performed by developing two software applications called Target and Sales Application. These applications have been developed based on NOP language, and the experiments were performed simulating sequences of execution in order to evaluate the processing time for the generated results by NOP compiler. Still, these experiments allowed the evaluation of NOP programming language, in a subjective way, regarding to ease programming. Thus, with such comparative studies, it was possible to observe that the results presented by the compiler NOP were satisfactory when compared to the results achieved via Framework and for equivalent applications developed based on the Oriented Object Paradigm (OOP).

Atuais paradigmas correntes de programação de software, mais precisamente o Paradigma Imperativo (PI) e o Paradigma Declarativo (PD), apresentam deficiências que afetam o desempenho das aplicações e a obtenção de “desacoplamento” (ou acoplamento mínimo) entre elementos de software. Com o objetivo de amenizar essas deficiências, foi desenvolvido o Paradigma Orientado a Notificações (PON). O PON se inspira nos conceitos do PI (e.g. objetos) e do PD (e.g. base de fatos e regras), mas altera a essência da execução ou inferência lógica-causal. Basicamente, o PON usa objetos para tratar de fatos e regras na forma de composições de outros objetos menores que, entretanto, apresentam características comportamentais de certa autonomia, independência, reatividade e colaboração por meio de notificações pontuais para fins de inferência. Isto dito, salienta-se que a materialização dos conceitos do PON se deu por meio de um arquétipo ou Framework elaborado em linguagem de programação C++. Tal materialização do PON vem sendo utilizada como uma alternativa para o desenvolvimento de aplicações sob o domínio desse paradigma e possibilitou, de fato, a criação de aplicações para ambientes computacionais usuais baseados na chamada arquitetura Von Neumann. Apesar destas contribuições para com a sua materialização, o desenvolvimento de aplicações no PON ainda não apresentava resultados satisfatórios em termos de desempenho tal qual deveria a luz do seu cálculo assintótico, nem a facilidade de programação que seria uma das suas características principais. Nesse âmbito, o presente trabalho propõe como evolução para o estado da técnica do PON a criação de uma linguagem e compilador para o paradigma. Sendo assim, este trabalho apresenta a definição da linguagem criada com a utilização de exemplos práticos guiados pelo desenvolvimento de aplicações. Subsequentemente são apresentados detalhes do compilador bem como sua estrutura. Para demonstrar a evolução do estado da técnica do paradigma, no tocante a desempenho (e.g. tempo de processamento) e facilidade de programação foram realizados estudos comparativos com a utilização da linguagem e compilador. Os estudos comparativos foram guiados com a elaboração de dois softwares denominados aplicação Mira ao Alvo e aplicação de Vendas. Essas aplicações foram desenvolvidas com base na linguagem PON e foram realizados experimentos simulando sequências de execução com o intuito de avaliar o tempo de processamento para o resultado gerado pelo compilador PON. Ainda, tais experimentos possibilitaram a avaliação de maneira subjetiva da linguagem de programação PON no tocante a facilidade de programação. Deste modo, foi possível observar com tais estudos comparativos que os resultados apresentados pelo compilador PON foram satisfatórios quando comparados aos resultados obtidos pelo Framework e por aplicações equivalentes desenvolvidas baseadas no Paradigma Orientado a Objetos (POO). / The current software development paradigms, specifically the Imperative Paradigm (IP) and the Declarative Paradigm (DP), have weaknesses that affect the applications performance and decoupling (or minimal coupling) between the software modules. In order to provide a solution regarding these weaknesses, the Notification Oriented Paradigm (NOP) was developed. NOP is inspired by the concepts of the IP (e.g. objects) and DP (e.g. base of facts and Rules). Basically, NOP uses objects to deal with facts and Rules as compositions of other, smaller, objects. These objects have the following behavioral characteristics: autonomy, independence, responsiveness and collaboration through notifications. Thus, it’s highlighted that the realization of these concepts was firstly instantiated through a Framework developed in C++. Such NOP materialization has been used as an alternative for Application development in the domain of this paradigm and made possible, in fact, the creation of applications for typical computing environments based on Von Neumann architecture. The development of the C++ materialization of NOP has not presented satisfactory results in terms of performance as it should when taking into account its asymptotic calculation and programming facility. In this context, this work presents an evolution of NOP by creating a specific programming language, and its respective compiler, for this paradigm. Therefore, this work presents the language definition and the details of the development of its compiler. To evaluate the evolution regarding to performance (e.g. processing time) and programming facility, some comparative studies using the NOP language and compiler are presented. These comparative studies were performed by developing two software applications called Target and Sales Application. These applications have been developed based on NOP language, and the experiments were performed simulating sequences of execution in order to evaluate the processing time for the generated results by NOP compiler. Still, these experiments allowed the evaluation of NOP programming language, in a subjective way, regarding to ease programming. Thus, with such comparative studies, it was possible to observe that the results presented by the compiler NOP were satisfactory when compared to the results achieved via Framework and for equivalent applications developed based on the Oriented Object Paradigm (OOP).