Com a grande quantidade de informações existentes nas aplicações computacionais hoje em dia, cada vez mais tornam-se necessários mecanismos que facilitem e aumentem o desempenho da recuperação dessas informações. Nesse contexto vem surgindo os bancos de dados chamados de NOSQL, que são bancos de dados tipicamente não relacionais que, em prol da disponibilidade e do desempenho em ambientes com enormes quantidades de dados, abrem mão de requisitos antes vistos como fundamentais. Neste trabalho iremos lidar com esse cenário ao implementar o módulo de consultas distribuídas do JBoss Infinispan, um sistema de cache distribuído que funciona também como um banco de dados NOSQL em memória. Além de apresentar a implementação desse módulo, iremos falar do surgimento do movimento NOSQL, de como se caracterizam esses bancos e de onde o Infinispan se insere nesse movimento. / With the big amount of data available to computer applications nowadays, there is an increasing need for mechanisms that facilitate the retrieval of such data and improve data access performance. In this context we see the emergence of so-called NOSQL databases, which are databases that are typically non-relational and that give up fulfilling some requirements previously seen as fundamental in order to achieve better availability and performance in big data environments. In this work we deal with the scenario above and implement a module that supports distributed queries in JBoss Infinispan, a distributed cache system that works also as an in-memory NOSQL database. Besides presenting the implementation of that module, we discuss the emergence of the NOSQL movement, the characterization of NOSQL databases, and where Infinispan fits in this context.

Este trabalho propõe a análise da comunicação sem fio para um sistema de controle distribuído de semáforos, a partir da revisão das literaturas, realização de simulações e experimentos, os quais consideram as especificações estabelecidas para o sistema de semáforos. As simulações e os experimentos se baseiam na avaliação do comportamento da comunicação perante a alteração de alguns parâmetros de configuração da rede. O estudo apresentado envolve análises relacionadas ao padrão IEEE 802.11g e às definições da camada física apresentadas nas especificações do padrão. Os métodos utilizados envolvem o estudo e experimentação de parâmetros relacionados à potência de transmissão e recepção, além de análise dos esquemas de modulação utilizados pelo padrão IEEE 802.11g. A metodologia aplicada a este trabalho envolve o conhecimento das características e capacidade dos esquemas de modulação responsáveis pela definição das taxas de transmissão. As análises mostram que a possibilidade de adequação dos parâmetros de configuração de rede, levando em consideração o cenário de aplicação, pode ser um fator essencial para o bom desempenho de todo o sistema. / This work proposes the analysis of wireless communication for a distributed control system of traffic lights, from the review of the literature and conducting simulations and experiments, which consider the specifications established for traffic light system. The simulations and experiments are based on the evaluation of the communication behavior towards changing some network configuration parameters. The study presented involves analysis related to the IEEE 802.11g standard and definitions of the physical layer shown in standard specifications. The methods used involve the study and testing of parameters related to power transmission and reception, and analysis of modulation schemes used by the IEEE 802.11g standard. The methodology applied to this work involves the knowledge of the characteristics and capacity of modulation schemes responsible for setting transmission rates. The analyses show that the possibility of adaptation network configuration parameters considering the application scenario may be an essential factor to the performance of the entire system.

Com o advento da geração distribuída foi permitido aos sistemas de distribuição a possibilidade de operação de forma ilhada dos sistemas interligados de grande porte. Apesar de suas vantagens, do ponto de vista técnico, ainda existe uma série de desafios que necessitam ser superados para a plena aplicação desse conceito. Um desses desafios é definido pela transição dos modos operativos dos geradores distribuídos durante o processo de ilhamento. Da forma em que é reportada na literatura, infere-se que tal transição é realizada de um modo inadequado, amplificando os transitórios observados nas grandezas do gerador distribuído - e por consequência, da rede em que o mesmo se conecta - durante o processo de ilhamento, o que não é desejável. No contexto apresentado, a principal contribuição desta pesquisa está em propor uma estrutura híbrida de controle a ser aplicada aos sistemas de excitação de geradores síncronos que operam em sistemas de distribuição que permitem a operação ilhada de determinadas porções de suas redes. A principal característica da estrutura proposta está em atenuar os transitórios das variáveis do gerador controlado durante o processo de ilhamento. Além disso, o arranjo da estrutura proposta estabelece um compromisso entre a potência reativa e a tensão terminal do gerador controlado, quando o mesmo opera em paralelo com os sistemas interligados de grande porte. Nessa condição, o sistema de controle mantém a potência reativa próxima da referência ajustada atendendo a uma faixa adequada de valores de tensão terminal. / With the advent of distributed generation, the possibility of autonomous operation regarding the bulk power systems was allowed to the distribution systems. Despite its advantages, from the technical point of view, there are lots of challenges that need to be overcome for the full application of this concept. One of these challenges is the transition of distributed generators operating modes during the islanding process. Based in the literature survey, it is inferred that transition is performed in a wrong way, which amplifies the transients in controlled generator quantities and consequently, of the network connected to it during the islanding process, which is undesirable. In this context, the main contribution of this research is the proposal of a hybrid control structure to be applied to the excitation systems of synchronous generators that operate in distribution systems whose islanded operation of determined portions of its grids is permitted. The main characteristic of the proposed structure is the attenuation of transients of the controlled generator quantities during the islanding process. Furthermore, the design of this structure provides a compromise between the generator reactive power and terminal voltage when it operates in parallel with the bulk power systems. That way, the control system maintains the reactive power close to the adjusted reference attending an appropriate range of terminal voltage values.

Projetos de sensores embarcados para a área aeroespacial freqüentemente são especificados tendo mente restrições de espaço e de consumo de potência, uso em ambiente hostil, e também a disponibilidade e confiabilidade dos componentes para integrar um sistema embarcado. Mais do que isso, a necessidade de serem processadas diversas funções de controle, demodulação/processamento de sinal, monitoração e registro, todas elas em tempo real, pode levar a um conflito com as exigências das severas especificações técnicas. A integração desejada fica normalmente a cargo do computador de bordo ou, para não haver sobrecarga do mesmo, a cargo de subsistemas locais microprocessados. O presente trabalho aborda o problema de gerenciamento de funções que é exigido de um bloco girométrico de três eixos tipo strap-down, usado para determinar a atitude de veículos em vôo, com relação a um referencial fixo na superfície da Terra. E centra no caso particular de girômetros a fibra óptica, que possuem componentes ópticos e a fibra óptica, eletrônica analógica e digital própria, interfaces e mecânica fina de sustentação do conjunto. A relevância de tal dispositivo reside na impossibilidade de se fazer navegação precisa de um veículo por meios inerciais sem um conjunto girométrico de alta precisão. Para isso, o controle dos parâmetros ópticos e eletrônicos em tempo real é vital, e também o é a geração de sinais de modulação para a fase óptica e o posterior processamento de sinal dos fotodetectores, de modo a se extrair a taxa de rotação a que o veículo está sendo submetido na sua trajetória. Além disso, a monitoração e o registro de variáveis vitais permitem cumprir o ciclo de maturação desta tecnologia sensível durante ensaios em vôo. O presente trabalho apresenta o estudo e a implementação de redes de microcontroladores de pequeno tamanho para a execução destas funções, utilizando uma topologia especial para reduzir o tamanho de circuito e dos barramentos, analógico e digital, com o benefício da redundância que tal implementação permite. Para tal, discute-se inicialmente os pontos técnicos importantes de hardware e de programação demonstrando as dificuldades de implementação em um sistema monoprocessado. Posteriormente mostra-se a solução empregada utilizando rede de microcontroladores, descrevendo as tarefas dos seus diversos integrantes, bem como os resultados obtidos. E, por último, são apresentadas as considerações finais sobre o tema abordado nesta tese.

Com o objetivo de desenvolver eficientemente sistemas conexionistas úteis para a solução de problemas do mundo real, se faz necessária a utilização de ferramentas que facilitem a manipulação de diversos aspectos envolvidos na construção destes sistemas tais como: topologia, métodos e parâmetros de treinamento, processamento de dados de entrada/saída e análise de resultados e desempenho. Nesta dissertação será apresentado um ambiente que utiliza uma arquitetura cliente/servidor para desenvolvimento de sistemas conexionistas denominado Servidor Aniel. Serão detalhados os módulos que compõem o servidor em termos funcionais e quais as necessidades das aplicações clientes para sua utilização.

O mapeamento de inundações tem sido objeto de estudo para o desenvolvimento de Planos Diretores (PD). Desde 2002, a Prefeitura Municipal de São Carlos-SP (PMSC) desenvolve seu PD com diretrizes para prevenção e controle de enchentes. No entanto, o cenário atual é o de execução de obras estruturais anti-enchentes, onerosas e de soluções pontuais. Pela ausência de planejamento prévio da urbanização em áreas de risco, a região do Mercado Municipal de São Carlos (MMSC) é a principal atingida pelas enchentes na várzea do córrego do Gregório. Este estudo provê elementos à tomada de decisão no PD através de medidas estruturais e não-estruturais como o mapeamento de enchentes. Foram inventariados os eventos críticos que produziram inundações próximo ao MMSC, via entrevista à população da várzea. Para essas datas e para chuvas de projeto, foram simulados os escoamentos com transformação chuva-vazão integrada e propagação simples através de um modelo concentrado IPHS-1 e um modelo distribuído HIDRORAS, cujos resultados foram comparados. Os dados de entrada foram calibrados usando dados monitorados. As incertezas inerentes aos modelos foram identificadas. Os eventos simulados oferecem importantes subsídios para o mapeamento de inundações, a discutir na agenda do PD da cidade. Foram estudadas medidas estruturais de controle de inundação, consistindo em um “piscinão" sem necessidade de escavação, e não-estruturais, como o acréscimo de áreas de infiltração. Concluiu-se que, para bacias urbanas, como a bacia do córrego do Gregório, as alterações nos padrões de fluxo de escoamento devido às vias urbanas são mais bem representadas pelo modelo distribuído HIDRORAS, apesar de se reservar uma parcela de incertezas quanto a este modelo, como a atribuição de valores ao parâmetro da condutividade hidráulica saturada / Since 2002, the Municipality of São Carlos, SP, Brazil (PMSC) is developing a Master Plan, thereby pursuing the guidelines for flood preventing and controlling. However, the present scenario shows expensive, on-site anti-flood works in São Carlos. Due to the absence of previous watershed planning, the area around the Municipality Market (MMSC) is continuously threatened by overspilling inundation events in the floodplain of the Gregorio river. Aim of this work is to provide supporting information to decision-making in the Master Plan using structural and nonstructural measures, as flood zoning of risk-prone areas. Critical flood events that produced inundation at MMSC were identified interviewing inhabitants living in these urban risk-areas. Those critical events were simulated with runoff-stormflow transformation and wave routing by the concentrated model IPHS-1 and the distributed model HIDRORAS, which results were compared. Input data were calibrated from monitored flood events. Uncertainties inherent to each model were identified. Results depict initial yardsticks for flood mapping to be included in the Master Plan agenda. Structural measures of flooding control, consisting in a retention basin without excavation, and non-structural measures, as increase of the infiltration area, were investigated. It came out that for urban watersheds as the Gregório basin, changes in the flow patterns due to urban paths are better represented by the distributed model HIDRORAS. However, a portion of uncertainties for this model, like the influence of soil’s saturated hydraulic conductivity still remain

O avanço na tecnologia de hardware está permitindo que máquinas SMP de 2 a 8 processadores estejam disponíveis a um custo cada vez menor, possibilitando que a incorporação de tais máquinas em aglomerados de PC's ou até mesmo a composição de um aglomerado de SMP's sejam alternativas cada vez mais viáveis para computação de alto desempenho. O grande desafio é extrair o potencial que tal conjunto de máquinas oferece. Uma alternativa é usar um paradigma híbrido de programação para aproveitar a arquitetura de memória compartilhada através de multihreadeing e utilizar o modelo de troca de mensagens para comunicação entre os nós. Contudo, essa estratégia impõe uma tarefa árdua e pouco produtiva para o programador da aplicação. Este trabalho apresenta o sistema CPAR- Cluster que oferece uma abstração de memória compartilhada no topo de um aglomerado formado por nós mono e multiprocessadores. O sistema é implementado no nível de biblioteca e não faz uso de recursos especiais tais como hardware especializado ou alteração na camada de sistema operacional. Serão apresentados os modelos, estratégias, questões de implementação e os resultados obtidos através de testes realizados com a ferramenta e que apresentaram comportamento esperado. / The advance in hardware technologies is making small configuration SMP machines (from 2 to 8 processors) available at a low cost. For this reason, the inclusion of an SMP node into a cluster of PCs or even clusters of SMPs are becoming viable alternatives for high performance computing. The challenge is the exploitation of the computational resources that these platforms provide. A Hybrid programming paradigm which uses shared memory architecture through multihreading and also message passing model for inter node communication is an alternative. However, programming in such paradigm is very hard. This thesis presents CPAR- Cluster, a runtime system, that provides shared memory abstraction on top of a cluster composed by mono and multiprocessor nodes. Its implementation is at the library level and doesn't require special resources such as particular hardware or operating system moditfications. Models, strategies, implementation aspects and results will be presented.

A evolução de sistemas distribuídos resultou em aumento significativo de complexidade para manutenção e gerenciamento, tornando pouco eficientes técnicas convencionais baseadas em intervenções manuais. Isso motivou pesquisas que deram origem ao paradigma de computação autônoma (Autonomic Computing), que provê aspectos de auto-configuração, auto-recuperação, auto-otimização e auto-proteção a fim de tornar sistemas auto-gerenciáveis. Nesse contexto, esta tese teve como objetivo prover autonomia a ambientes distribuídos, sem a necessidade de mudar o paradigma de programação e as aplicações de usuários. Para isso, propôs-se uma abordagem que emprega técnicas para compreensão e predição de dinâmicas comportamentais de processos, utilizando abordagens de sistemas dinâmicos, inteligência artificial e teoria do caos. Os estudos realizados no decorrer desta pesquisa demonstraram que, ao predizer padrões comportamentais, pode-se otimizar diversos aspectos de computação distribuída, suportando tomadas de decisão autônomas pelos ambientes. Para validar a abordagem proposta, foi desenvolvida uma política de escalonamento distribuído, denominada PredRoute, a qual utiliza o conhecimento sobre o comportamento de processos para otimizar, transparentemente, a alocação de recursos. Experimentos realizados demonstraram que essa política aumenta o desempenho em até 4 ordens de grandeza e apresenta baixo custo computacional, o que permite a sua adoção para escalonamento online de processos / The evolution of distributed systems resulted in a significant growth in management and support complexities, which uncovered the inefficiencies incurred by the usage of conventional management techniques, based in manual interventions. This, therefore, has motivated researches towards the concept of Autonomic Computing, which provides aspects of self-configuration, self-healing, self-optimization and self-protection, aiming at developing computer systems capable of self-management. In this context, this thesis was conceived with the goal of providing autonomy to distributed systems, without changing the programming paradigm or user applications. In order to reach this goal, we proposed an approach which employs techniques capable of modelling and predicting the dynamics of application behavior, using concepts introduced in dynamical systems, artificial intelligence, and chaos theory. The obtained results demonstrated that it is possible to optimize several aspects of distributed computing, providing support for autonomic computing capabilities to distributed environments. In order to validate the proposed approach, a distributed scheduling policy was developed, named PredRoute, which uses the knowledge about the process behavior to transparently optimize the resource allocation. Experimental results demonstrated that this policy can improve the system performance by up to a power of 4, and also requires a considerably low computational cost, which suggests its adoption for online process scheduling in distributed environments

As instalações de geradores distribuídos têm sido impulsionadas pela necessidade da diversificação da matriz energética nos países, por fatores ambientais e por revelar benefícios aos sistemas elétricos. No Brasil, estas conexões têm apresentado um crescimento bastante significativo nos últimos anos, devido às novas regulamentações estabelecidas pela ANEEL. Entretanto, alterações no sistema elétrico em grandes escalas acarretam consequências à operação segura, confiável e de qualidade do mesmo. Neste contexto, ainda há poucos trabalhos que analisam tais problemas em sistemas reticulados de distribuição de energia elétrica e, com base nisso, o presente trabalho visa avaliar os impactos que elevados níveis de geração fotovoltaica podem acarretar aos níveis de tensões nodais, às perdas técnicas e também à proteção destes sistemas, adotando como referência uma rede reticulada real de 81 barras e a rede do IEEE 390 barras. Uma vez que tais condições são avaliadas têm-se as análises de adição de funções de proteção (direcional de potência, direcional de sobrecorrente, subtensão e desbalanço de tensão) a fim de buscar alternativas para que os protetores de rede não se sensibilizem para fluxos reversos de potência provenientes dos geradores distribuídos e, assim, estes se limitem a atuarem para distúrbios no lado de média tensão. Para tanto, as simulações foram realizadas no programa OpenDSS e os resultados mostraram que a função de desbalanço de tensão é a que se apresenta com maior potencial para ser aplicada na prática, uma vez que foi possível minimizar o número de atuações dos protetores de rede devido aos geradores distribuídos. / The installation of distributed generators have been boosted by the need to diversify the energy matrix in the countries, by environmental issues and by revealing benefits to the electrical systems. In Brazil, these connections have shown a very significant growth in the last years, due to the new regulations established by the National Agency of Electric Energy. However, large-scale changes in the electrical system lead to consequences for its safe, reliable and well-qualified operation. In this context, there are still few studies that analyze such problems in low-voltage secondary distribution networks, and based on this, the present work aims to analyze the performance of these systems based an actual Brazilian 81-nodes low-voltage secondary network and on the IEEE 390-nodes system. The objective is to evaluate the impacts of high levels of distributed generation on the power quality and protection of the grid. Once such conditions are evaluated, some protection functions are considered (directional power, directional overcurrent, undervoltage and voltage unbalance) with the purpose of finding alternatives so that the network protectors are not sensitized to reverse power flows from the distributed generators and, thus, they only trip for disturbances an the medium voltage side. Therefore, the simulations were performed in the OpenDSS software and the results showed that the voltage unbalance protection function was the one with the highest potential to be applied in practice, since it was possible to minimize the reverse power flow due to distributed generators.

Este trabalho analisou o desempenho obtido pelos arranjos físicos distribuídos levando em consideração a flexibilidade de seqüenciamento das operações das peças. Foram comparados os arranjos físicos funcional, parcialmente distribuído, aleatoriamente distribuído e maximamente distribuído em três tamanhos (20, 40 e 80 máquinas), em duas configurações (equilibrado e desequilibrado) e usando dois métodos de roteamento (rígido e flexível). Para obtenção do arranjo físico maximamente distribuído foi desenvolvido um algoritmo genético e uma metodologia heurística de baixo impacto computacional denominada ALVO. A flexibilidade de seqüenciamento das operações foi baseada em relações de precedência e um procedimento automático para criação de peças com essas características foi desenvolvido. Os métodos e procedimentos propostos foram computacionalmente implementados em Visual Basic 6. Foram elaborados 152 arranjos físicos para cada tamanho e configuração sendo 50 funcionais, 50 parcialmente distribuídos, 50 aleatoriamente distribuídos e 2 maximamente distribuídos (um pelo algoritmo ALVO e outro pelo algoritmo genético). As simulações rotearam, para cada tipo de arranjo físico, 30 conjuntos com 150 peças cada um para obter o tempo total de programação (makespan) e a distância total percorrida. Os resultados mostraram que o desempenho do arranjo físico maximamente distribuído é sensivelmente superior ao parcialmente distribuído, mostrando que a desagregação completa dos departamentos é altamente vantajosa. As análises também mostraram que os arranjos físicos equilibrados, quando maximamente distribuídos, formam células fractais. / This work analyzes the performance obtained for the distributed layouts when the task routing environment takes in consideration the operations sequence flexibility of the parts. The functional, partially distributed, random distributed and maximally distributed layouts were compared in three sizes (20, 40 and 80 machines), in two configurations (balanced and unbalanced) and using two routing methods (rigid and flexible). For obtainment of the maximally distributed layout a genetic algorithm and a heuristically methodology of low computational impact was developed (ALVO algorithm). The sequence flexibility of the operations is based on precedence diagram and an automatic procedure for creation of parts with these characteristics was developed. The proposed methods and procedures had been implemented in Visual Basic 6. Have been builds 152 layouts for each size and configuration being 50 functional, 50 partially distributed, 50 random distributed and 2 maximally distributed (one by ALVO algorithm and another by genetic algorithm). The simulations routing, for each layout type, 30 groups with 150 parts each to obtain the makespan and the traveled total distance. The results showed that performance of the maximally distributed layout has a performance slightly superior to the partially layout, showing that the complete disaggregation of the departments is highly advantageous. The analysis also showed that balanced layouts, when maximally distributed, forms fractal cells.