Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Jorge Pinho de Sousa

Tese de mestrado. Redes e Serviços de Comunicação. 2004. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutores Jorge Pinho de Sousa e João Falcão e Cunha

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor João Bernardo de Sena Esteves Falcão e Cunha

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Jorge Leite Martins de Carvalho e do Prof. Doutor Adriano da Silva Carvalho

Airline companies make a huge effort to maximize their revenue while keeping their costs at a minimum. This is not an easy task and, because of that, airline companies invest in tools that allow to optimize their operational schedule. Unfortunately, any operational plan has a strong probability of being affected, not only by large disruptions like the one that happened in April 2010 due to the eruption of the Iceland Eyjafjallajökull volcano but, more frequently, by smaller daily disruptions caused by bad weather, aircraft malfunctions and crew absenteeism, for example. These disruptions affect the original schedule plan, delaying the flights, and cause what is called an Irregular Operation. Studies have estimated that irregular operations can cost between 2% and 3% of the airlines annual revenues and that a better recovery process could result in cost reductions of at least 20% of its irregular operations. In this thesis, we have studied the AOCC of TAP Portugal as well as the work of other researchers in this field in order to propose a distributed and decentralized general approach to integrated and dynamic disruption management in airline operations control, based on the Multi-Agent System (MAS) paradigm. This is one of the main contributions of our work.The approach is distributed because it allows the functional, spatial and physical distribution of the intervening agent roles and the environment (i.e., resources available); it is decentralized because some decisions are made in different nodes of the agents network; it is integrated because it includes the main dimensions of the problem: aircraft, crew and passengers; and it is dynamic because, in real time, several agents are performing in the environment, reacting to constant change. Although we use the TAP Portugals AOCC as a case study, our work was performed with an out-of-the-box thinking. By out-of-the-box thinking we mean trying to think beyond the requirements of the specific problem we are solving as of this moment in time, exploring divergent directions and involving a variety of aspects that, at this moment in time might not be relevant but, in the future, might be an asset. We propose (and this is another one of the main contributions of our work) a negotiation protocol called Generic Q-Negotiation (GQN) to be used as a decision mechanism in the disruption management process. This protocol has characteristics that are beyond what we need to solve the problem as it is today. However, these characteristics, besides solving the problem as we know it today, allow it to be applied to different scenarios that may arise in the future, either for the same application domain or to different application domains that share similar characteristics. The same line of thinking was followed in the other contributions of our work, including the proposal of an Agent-Oriented Software Engineering (AOSE) methodology called PORTO, which resulted from the use and improvement of other methodologies. Based on our MAS-based approach and on the GQN protocol, we have performed several experiments, comparing the results with those of the manual process followed by the AOCC operators at TAP and with an automated process that implements the typical sequential approach followed by the AOCCs. The results show that our proposal, not only corroborates existing studies regarding the possible cost reductions that could result from a better disruption management process but, also, gives the possibility of reaching solutions that balance the utility of the three dimensions of the problem: aircraft, crew and passengers.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:43:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000449148-Texto+Completo-0.pdf: 1451297 bytes, checksum: 756fa3b849c915db82e28d35f2a8ddc2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Organizations have been distributing their software development activities around the world for over a decade, increasing the work with distributed teams. At the same time, agile methods have recently been used by software engineers in order to deliver faster results and more value to the client, providing face to face communication, rapid response to change, among other practices. Although it sounds contradictory, agile methods have been used as a strategy for distributed teams become more productive. Pair programming is an agile practice of the extreme programming method, which has been used with distributed teams. In this context this practice has many benefits, including information sharing and increasing product quality. For this reason, the goal of this dissertation is to understand the advantages and challenges of distributed pair programming and to develop a set of best practices to facilitate their adoption and use. For the development of this research we have used both secondary (systematic literature review) and primary (multiple case studies with practitioners) studies. The main contribution of this research is the development of a set of best practices for distributed pair programming for the industry, and the systematization of the empirical evidence about this topic. / As organizações vêm distribuindo suas atividades de desenvolvimento de software em todo o mundo há mais de uma década, aumentando o trabalho com equipes geograficamente distribuídas. Ao mesmo tempo, os métodos ágeis de desenvolvimento de software têm sido recentemente utilizados pelos engenheiros de software com o objetivo de fornecer resultados mais rápidos e de maior valor para o negócio do cliente, promovendo uma comunicação face a face, resposta rápida às mudanças, entre outras práticas. Apesar de soar contraditório, os métodos ágeis têm sido utilizados como uma estratégia para tornar equipes distribuídas mais produtivas. A programação em par é uma prática ágil do método extreme programming, e que tem sido utilizada com equipes distribuídas. Esta prática possui diversos benefícios, entre eles o compartilhamento de informações e o aumento da qualidade do produto. Por esta razão, o objetivo desta dissertação de mestrado é entender as vantagens e os desafios da programação em par distribuída e desenvolver um conjunto de boas práticas para facilitar a sua adoção e utilização. Para o desenvolvimento desta pesquisa foram utilizados estudos secundários (revisão sistemática da literatura) e primários (múltiplos estudos de caso com profissionais da indústria). Esta pesquisa contribui no sentido de propor um conjunto de boas práticas para a programação em par distribuída para a indústria, além da sistematização da base empírica do estado da arte sobre o tema.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000391995-Texto+Completo-0.pdf: 1694229 bytes, checksum: ee45120ceb9e6be4fdb62fcce97ad619 (MD5) Previous issue date: 2006 / The proposition of Networks-on-Chip (NoCs) for modern and future embedded systems capitalizes on the fact that busses present performance degradation when shared by a great number of cores. Even if NoC research is a relatively young field, the literature abounds with propositions of NoC architectures. Several of these propositions claim providing quality of service (QoS) guarantees, which is essential for e. g. real time and multimedia applications. The most widespread approach to attain some degree of QoS guarantee relies on a two-step process. The first step is to characterize application performance through traffic modeling and simulation. The second step consists in tuning a given network template to achieve some degree of QoS guarantee. These QoS targeted NoC templates usually provide specialized structures to allow either the creation of connections (circuit switching) or the assignment of priorities to connectionless flows. It is possible to identify three drawbacks in this two-step process approach. First, it is not possible to guarantee QoS for new applications expected to run on the system, if those are defined after the network design phase. Second, even with end-to-end delay guarantees, connectionless approaches may introduce jitter. Third, to model traffic precisely for a complex application is a very hard task. If this problem is tackled by oversimplifying the modeling phase, errors may arise, leading to NoC parameterization that is poorly adapted to achieve the required QoS. This work has two main objectives. The first one is to evaluate the area-performance trade-off and the limitations of circuit switching and priority scheduling to meet QoS. This evaluation shows where such implementations are really suited for achieving QoS guarantees, and when more elaborate mechanisms to meet QoS are needed. The second objective is to propose the use of a rate-based scheduling to achieve QoS requirements considering the execution time state of the NoC. The evaluation of circuit switching and priority scheduling show that: (i) circuit switching can guarantee QoS only to a small number of flows, this technique presents low scalability and can potentially waste significant bandwidth; (ii) priority-based approaches may display best-effort behavior and, in worst-case situations, may lead to unacceptable latency for low priority flows, besides being subject to jitter. In face of these limitations, rate-based scheduling arises as an option to improve the performance of QoS flows when varying traffic scenarios are used. / A proposição de redes intra-chip (NoCs) para futuros e modernos sistemas embarcados baseia-se no fato de que barramentos apresentam degradação do desempenho quando compartilhados por um grande número de núcleos. Mesmo a pesquisa de NoCs sendo um campo relativamente novo, a literatura possui muitas proposições de arquiteturas de tais redes. Muitas destas proposições objetivam prover garantias de qualidade de Serviço (QoS), o que é essencial para aplicações de tempo real e multimídia. O método mais amplamente usado para obter algum grau de garantia de QoS é dividido em duas etapas. A primeira etapa é caracterizar a aplicação através da modelagem de tráfego e simulação. A segunda etapa consiste em dimensionar uma determinada rede para alcançar garantias de QoS. Projetos de NoCs destinados a atender QoS usualmente provêem estruturas especializadas para permitir ou a criação de conexões (chaveamento por circuito) ou a definição de prioridades para fluxos sem conexão. É possível identificar três desvantagens neste método de duas etapas. Primeiro, não é possível garantir QoS para novas aplicações que venham a ser executadas no sistema, se estas são definidas depois da fase de projeto da rede. Segundo, mesmo com garantias de latência fim-a-fim, métodos sem o estabelecimento de conexão podem introduzir jitter. Terceiro, modelar tráfego precisamente para uma aplicação complexa é uma tarefa muito difícil. Se este problema é contornado pela simplificação da fase de modelagem, erros podem ser introduzidos, conduzindo a uma parametrização da NoC pobremente adaptada para atender à QoS requerida. Este documento tem dois principais objetivos. O primeiro é avaliar o compromisso área-desempenho e as limitações do chaveamento por circuito e do escalonamento baseado em prioridades para prover QoS. Esta avaliação mostra quando tais implementações são realmente apropriadas para atender requisitos de QoS, e quando mecanismos mais elaborados são necessários. O segundo objetivo é propor o uso de um escalonamento baseado em taxas para atender requisitos de QoS, considerando o estado da NoC em tempo de execução. A avaliação do chaveamento por circuito e do escalonamento baseado em prioridades mostra que: (i) chaveamento por circuito pode garantir QoS somente para um pequeno número de fluxos; esta técnica apresenta baixa escalabilidade e pode desperdiçar largura de banda; (ii) escalonamento baseado em prioridades pode apresentar comportamento melhor esforço e, em situações de pior caso, pode conduzir a uma latência inaceitável para fluxos de baixa prioridade, além de ser sujeito a jitter. Por estas limitações, o escalonamento baseado em taxas surge com uma opção para melhorar o desempenho de fluxos QoS quando cenários de tráfego variáveis são usados.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000449498-Texto+Completo-0.pdf: 2090953 bytes, checksum: faabf1b54630dc71c67827db181e9111 (MD5) Previous issue date: 2013 / Technological advances verified in recent years have enabled organizations to simulate collocation in the context of distributed software development. The aim of simulating collocation is to give the perception that they are in the same workplace, communicating, collaborating and coordinating in a way similar to what they do with local teams. The adoption of tools, methods and technologies in this context helps to minimize the challenges verified by geographical, temporal and cultural differences between the distributed teams, such as for sample, people and project coordination, collaboration, communication among project members, risk management and knowledge management. This way, the purpose of this dissertation is to understand how real time simulated collocation is being used by distributed software development teams, including advantages, disadvantages and challenges. A reference model for real-time simulated collocation is proposed, specifically for those distributed teams that have overlapping of working hours. The research method used is case study and the empirical base involves software development projects that use real-time simulation collocation. / Os avanços tecnológicos verificados nos últimos anos permitiram às organizações que realizam o desenvolvimento de software de forma distribuída desenvolver maneiras de emular a proximidade física em tempo real entre os times dispersos geograficamente. O objetivo é oferecer a percepção de que estes se encontram em um mesmo ambiente de trabalho, se comunicando, colaborando e sendo coordenados de uma forma semelhante à realizada com equipes locais. A adoção de ferramentas, métodos e tecnologias com este propósito visa minimizar os desafios impostos pelas diferenças geográficas, temporais e culturais entre os times, como por exemplo, a coordenação de pessoas e projetos, colaboração para a realização de um trabalho em equipe, comunicação entre os envolvidos, gerência de riscos e a gestão do conhecimento, entre outros. Neste sentido, esta dissertação de mestrado tem como objetivo compreender de que forma a emulação de proximidade física está sendo utilizada por equipes distribuídas de desenvolvimento de software, incluindo vantagens, desvantagens e desafios. A partir desta avaliação é proposto um modelo de referência para a emulação de proximidade física entre equipes distribuídas que possuem sobreposição (overlap) de horários de trabalho. O principal método de pesquisa utilizado foi o estudo de caso e a base empírica da pesquisa envolveu projetos de desenvolvimento de software que fazem uso da emulação de proximidade física.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000411702-Texto+Completo-0.pdf: 1801479 bytes, checksum: 77884f26b3b3891c3df19805dedffc5e (MD5) Previous issue date: 2008 / The main cost functions in VLSI design during the 90’s were silicon area, performance, cost and reliability. Power dissipation and energy consumption were a secondary concern. For example, some Intel processors could dissipate more than 120 watts. Mobile computing changes this scenario, making energy consumption and battery life a primary concern. A first move to reduce power is to integrate most of the system functions together in a single integrated circuit, leading to the SoC concept. Due to number of functions integrated in modern SoCs, networks on chip (NoCs) are becoming the preferred communication infrastructure due to their scalability and communication parallelism. Current power estimation models for NoCs capitalize mostly in the volume of information transmitted through the network. This work proposes a more precise NoC power estimation model, based in the buffer reception rates, according to the traffic scenario applied to the network. Results show the accuracy of the model compared to industrial power estimation tools, with an error inferior to 10%, with reduced execution time. Compared to a volume based estimation method, it was possible to demonstrate the weakness of such methods, even if they are faster to generate results. The proposed model is integrated into the ATLAS framework, providing designers a path to evaluate power and energy of automatically generated NoCs. Additionally, this work evaluates the dissipation of each Hermes internal component, with and without power reduction techniques. / No passado, as maiores preocupações de um projetista VLSI compreendiam área de silício, desempenho, custo e confiabilidade. A dissipação de potência e a energia consumida pelo circuito ocupavam uma posição secundária no projeto do mesmo. A computação móvel mudou este cenário, trazendo a dissipação de potência e o consumo de energia de um circuito como preocupações primárias, visando principalmente aumentar a vida útil das baterias do dispositivo. A primeira medida para reduzir a potência do circuito é agregar diversas funções, que antes estariam em circuitos independentes, em um mesmo circuito, criando o conceito de SoC. Devido ao número de funções integradas nos SoCs modernos, as redes intra-chip (NoCs) estão sendo mais utilizadas devido a sua escalabilidade e paralelismo de comunicação. Os modelos atuais de estimativa da dissipação de potência nas NoCs utilizam como principal métrica o volume de dados transmitidos na rede. Este trabalho propõe um modelo para estimativa da dissipação de potência em uma rede intra-chip mais preciso, baseado nas taxas de recepção nos buffers de cada roteador da rede durante a transmissão do tráfego avaliado. Resultados mostram um erro de no máximo 10% em comparação com uma ferramenta comercial de estimativa de dissipação de potência, reduzindo o tempo de estimativa. Comparando o modelo proposto com modelos baseados em volume de dados, podemos verificar a imprecisão dos modelos de volume, mesmo que estes apresentem tempo de resposta melhores. O modelo proposto foi integrado ao framework ATLAS, permitindo que os projetistas avaliem a potência dissipada para as NoCs e tráfegos gerados neste framework. Além disto, este trabalho apresenta a avaliação da dissipação de potência da NoC Hermes, avaliando a aplicação de técnicas de redução de potência em circuitos CMOS sobre a rede.