PINHEIRO, Anderson Boettge. Fusion: abstrações linguísticas sobre Java para programação paralela heterogênea sobre GPGPUs. 2013. 140 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Computação, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-05-25T20:11:06Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_abpinheiro.pdf: 7607654 bytes, checksum: 4e82914ffcf64a0f48a4a21d3945ec4a (MD5) / Approved for entry into archive by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-05-25T20:11:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_abpinheiro.pdf: 7607654 bytes, checksum: 4e82914ffcf64a0f48a4a21d3945ec4a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T20:11:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_abpinheiro.pdf: 7607654 bytes, checksum: 4e82914ffcf64a0f48a4a21d3945ec4a (MD5) Previous issue date: 2013 / Acceleration units free, or GPU (Graphical Processing Units), have been consolidated in recent years for general purpose computing for accelerating critical sections of programs that exhibit high standards of performance and the execution time. GPUs are one of several types of general-purpose computational accelerators that have been built on various platforms for high performance computing, especially also for the MIC (Many Integrated Cores) and FPGA (Field Programmable Gateway Arrays). Despite the emphasis on the research of new parallel algorithms capable of exploiting the massive parallelism offered by GPGPU devices are still incipient initiatives on new programming abstractions that make the simplest description of these algorithms on GPGPUs, without detriment to the effciency. It is still necessary that the programmer has specific knowledge of the peculiarities of the architecture of these devices, as well as programming techniques that are not domain even experienced parallel programmers today. In recent years, NVIDIA, an industry that has dominated the evolution of architectural GPGPU devices, launched the Kepler architecture, including extensions to support Hyper-Q and Dynamic Parallelism (DP), which offer new opportunities for expression patterns of parallel programming on such devices. This paper aims at proposing new programming abstractions over a parallel object-oriented language based on Java, am expressing parallel computations heterogeneous type multicore / manycore, where the GPU device is shared by a set of parallel threads running in host processor, on a higher level of abstraction compared to existing alternatives, but still offering the programmer full control over the use of device capabilities. The design of this proposed language abstractions, hereinafter called Fusion, part of the expressiveness offered by Kepler architecture. / Unidades de aceleração gráca, ou GPU (Graphical Processing Units ), tem se consolidado nos últimos anos para computação de propósito geral, para aceleração de trechos críticos de programas que apresentam requisitos severos de desempenho quanto ao tempo de execução. GPUs constituem um dentre vários tipos de aceleradores computacionais de propósito geral que tem sido incorporados em várias plataformas de computação de alto desempenho, com destaque também para as MIC (Many Integrated Cores ) e FPGA (Field Programmable Gateway Arrays ). A despeito da ênfase nas pesquisas de novos algoritmos paralelos capazes de explorar o paralelismo massivo oferecido por dispositivos GPGPU, ainda são incipientes as iniciativas sobre novas abstrações de programação que tornem mais simples a descrição desses algoritmos sobre GPGPUs, sem detrimento à efciência. Ainda é necessário que o programador possua conhecimento específico sobre as peculiaridades da arquitetura desses dispositivos, assim como técnicas de programação que não são do domínio mesmo de programadores paralelos experientes na atualidade. Nos últimos anos, a NVIDIA, indústria que tem dominado a evolução arquitetural dos dispositivos GPGPU, lançou a arquitetura Kepler, incluindo o suporte às extensões Hyper-Q e Dynamic Parallelism (DP), as quais oferecem novas oportunidades de expressão de padrões de programação paralela sobre esses dispositivos. Esta dissertação tem por objetivo a proposta de novas abstrações de programação paralela sobre uma linguagem orientada a objetos baseada em Java, a m de expressar computações paralelas heterogêneas do tipo multicore/manycore, onde o dispositivo GPU é compartilhado por um conjunto de threads paralelas que executam no processador hospedeiro, em um nível de abstração mais elevado comparado às alternativas existentes, porém ainda oferecendo ao programador total controle sobre o uso dos recursos do dispositivo. O projeto das abstrações dessa linguagem proposta, doravante chamada Fusion, parte da expressividade oferecida pela arquitetura Kepler.

This diploma thesis deals with the design and implementation of a communication profile and user interface for already created software core of the network traffic generator. Author introduces the reader to possibilities of creating user interfaces in programming language Java, including a brief evaluation of them. Further, the available low-level tools for network traffic generation are analyzed. Based on the requirements specification is then designed and implemented user interface of the generator, which allows you to manage communication profiles and run individual tests over them. Finally, the project is economically evaluated and future development trends of the application are proposed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-26T11:19:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302251.pdf: 2765701 bytes, checksum: 1675d6d9bf605e5bcca1aafd5f4f03f2 (MD5) / Linguagens de programação tem um papel fundamental no desenvolvimento de sistemas computacionais. Dentre elas, as Linguagens Gerenciadas (do inglês Managed Programming Language - MPL), dos quais Java e Lua são exemplos, possuem funcionalidades que objetivam aumentar a produtividade dos desenvolvedores. Isto é obtido fornecendo construções em um nível mais alto de abstração que permitem expressar e validar ideias em menos tempo e tornando mais difícil a ocorrência de erros de programação o que reduz o tempo gasto na depuração de programas. Há cerca de uma década diversas iniciativas tem sido executadas com o objetivo de permitir o uso das MPLs não somente em sistemas de propósito geral como também em sistemas embarcados, atendendo requisitos de tempo e consumo de recursos impostos por tais sistemas. Entretanto, para que as MPLs sejam realmente úteis em sistemas embarcados é necessário que elas forneçam funcionalidades para interação com o ambiente no qual o sistema embarcado está inserido. Tal interação usualmente acontece por meio de dispositivos de hardware, como por exemplo, sensores e atuadores, transmissores e receptores, temporizadores e alarmes. A interação entre MPLs e dispositivos de hardware é realizada por meio das Interfaces de Função Estrangeira (do inglês Foreign Function Interface - FFI). Porém, as FFIs em si não especificam como abstrair hardware nem como organizar tais abstrações. Esta dissertação apresenta um método de como realizar a interface entre dispositivos de hardware e aplicações escritas em MPL para sistemas embarcados. Mediadores de hardware são utilizados para abstrair e organizar dispositivos de hardware de forma adequada para sistemas embarcados, cumprindo requisitos de tempo e consumo de recursos. Isolando os mediadores de hardware das especificidades das FFIs o problema de adaptar um dispositivo de hardware para uma nova FFI passa a ser visto como um problema de aplicação de aspectos. O método proposto é avaliado nas MPLs Java e Lua em três casos de estudo, envolvendo aplicações de comunicação serial, codificação de vídeo e monitoramento de temperatura. Os resultados obtidos confirmam a adequação do método nos requisitos de desempenho, consumo de memória, reuso e portabilidade. / Programming Languages have a key role on the development of computational systems. Among them, the so called Managed Programming Languages (MPLs), from which Java and Lua are examples, provide developers with features to improve their productivity. Productivity improvement is obtained by using constructions with a higher abstraction level, constructions that enable the developer to express and validate his ideas in a short period of time, and by features that make the occurrence of programming errors less often reducing the time spend on program debugging. Several initiatives have been taken on the last decade in order to enable the use of MPLs not only in general propose systems but also in embedded systems, fulfilling time and resource consumption constraints imposed by these systems. However, in order to be really useful in embedded systems, MPLs must provide features for interacting with the environment in which the embedded system is inserted on. Such interaction is usually implemented by using hardware devices such as, sensors and actuators, transmitters and receivers, and timers and alarms. The interaction between MPLs and hardware devices is performed by using the so called Foreign Function Interfaces (FFIs). However, FFIs by themselves do not specify how to abstract hardware nor how to organize these abstractions. This dissertation presents a method to interface hardware devices and applications written using MPL in context of embedded systems. Hardware mediators are used to abstract and to organize hardware devices in a suitable manner for embedded systems, fulfilling time and resource consumption constraints. By isolating hardware mediators from the specificities of FFIs the problem of adapting a hardware device to work with a new FFI can be faced as a aspect weaving problem. The proposed method is evaluated on the MPLs Java and Lua among three cases study encompassing serial communication, video encoding, and temperature sensing. The obtained results corroborate the suitability of the proposed method on the requirements of performance, memory consumption, reuse, and portability.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-21T00:22:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208295.pdf: 641285 bytes, checksum: 27cc73b22b99ffffaf0ac30e0c2de097 (MD5)

Orientador : Prof. Dr. Leonardo Magalhães Cruz / Coorientador : Prof. Dr. Luciano Fernandes Huergo / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Educação Profissional e Tecnológica, Programa de Pós-Graduação em Bioinformática. Defesa: Curitiba, 10/03/2017 / Inclui referências : f. 50-52 / Resumo: A utilização da espectrometria de massa MALDI-TOF permite a identificação de microrganismos através da geração de espectros de massa, representando um perfil característico de sinais obtidos a partir de peptídeos ionizados de células inteiras ou extratos celulares. A comparação de espectros de massa obtidos de microrganismos desconhecidos contra um banco de dados de espectros de massa para microrganismos conhecidos, permite sua identificação. Essa utilização permite o usufruto de algumas vantagens frente a algumas limitações da técnica padrão, tal como agilidade na análise e redução de custos. Entretanto, faltam alternativas gratuitas aos softwares proprietários capazes de suprir características chaves na análise dos dados extraídos por tal técnica. Para auxiliar nessa análise nós criamos o JMSA, que é uma ferramenta de análise dos picos de um espectro de massa. O JMSA é capaz de facilitar a visualização comparativa, incluir dados descritivos de amostras. O JMSA também pode executar uma comparação de similaridade entre espectros selecionados. Desta forma o programa foi capaz de identificar um espectro, dado como desconhecido, em nível de espécie. O programa é capaz de ser executado consumindo poucos recursos nos principais sistemas operacionais que suportem Java, tal como MacOSX, Linux e Windows. Palavras-chave: Espectrometria de massa, Identificação de microrganismos, Análise de espectros de massa, MALDI-TOF, Desenvolvimento de software, Java. / Abstract: The use of MALDI-TOF mass spectrometry allows microorganism identification by generating mass spectra representing a characteristic profile of signals from ionized whole cell peptides or cell extracts. Comparing of mass spectra obtained from unknown microorganisms with a database of mass spectra for known microorganisms allows their identification. This usage allows the exploitation of some advantages over some limitations of the standard technique, such as agility in the analysis and reduction of costs. However, there is a lack of free alternatives to proprietary software capable of supplying key characteristics in its extracted data analysis. To assist in this analysis we have created the JMSA, which is a tool for analyzing the peaks of a mass spectrum. The JMSA is able to facilitate comparative visualization as well as include descriptive sample data. JMSA can also perform a similarity comparison of selected spectra. In this way the program was able to identify a spectrum, given as unknown, at species level. The program is able to run by consuming few resources on major operating systems that support Java, such as MacOSX, Linux and Windows. Key-words: Mass spectrometry, Identification of microorganisms, Mass spectrum analysis software, MALDI-TOF, Software development, Java.

Este trabalho busca a implementação da replicação de objetos através da linguagem Java e de seu sistema de invocação remota de métodos (Remote Method Invocation - RMI). A partir deste sistema, define-se uma classe de replicação - a máquina de replicação – onde a implementação de grupos de objetos é estruturada de acordo com a arquitetura cliente/servidor, sendo o cliente o representante (a interface) de um grupo de objetos e os servidores representam os demais componentes do grupo. A classe de replicação atende a uma necessidade importante dos sistemas distribuídos - o desenvolvimento de aplicações tolerantes a falhas. Fundamentalmente, a tolerância a falhas é obtida por redundância e, no caso de mecanismos de tolerância a falhas por software, esta redundância significa basicamente replicação de dados, processos ou objetos. A tolerância a falhas para tal tipo de sistema é importante para garantir a transparência do mesmo, visto que, assim como um sistema distribuído pode auxiliar muito o usuário pelas facilidades oferecidas, o não cumprimento de suas atividades de acordo com o esperado pode, em algumas situações, causar-lhe transtornos e erros irrecuperáveis nas aplicações. Finalmente, como principal contribuição, este trabalho descreve e implementa a solução completa para a construção de uma biblioteca de classes que oferece a replicação de forma totalmente transparente para o usuário.

Muitos aplicativos atuais, envolvendo diversos domínios de conhecimento, são estruturados como arquiteturas de software que incorporam, além dos requisitos funcionais, requisitos não funcionais, como segurança, por exemplo. Tais requisitos podem constituir um domínio próprio, e, portanto, serem comuns a várias outras arquiteturas de software. Tecnologias como Programação Orientada a Aspectos, Reflexão Computacional e Padrões de Projeto colaboram no desenvolvimento de arquiteturas que provêem a separação de requisitos não funcionais. Porém, sua experimentação e adoção no domínio da segurança computacional ainda é incipiente. O foco deste trabalho é a elaboração de um padrão de projeto voltado à segurança, utilizando como arquitetura conceitual programação orientada a aspectos, e como arquitetura de implementação, reflexão computacional. A composição destas tecnologias resulta em um middleware orientado à segurança, voltado a aplicações desenvolvidas em Java. Estuda-se as tecnologias, seus relacionamentos com a área de segurança, seguido da proposta de uma arquitetura de referência, a partir da qual é extraído um protótipo do middleware de segurança. Este, por sua vez, provê mecanismos de segurança tão transparentes quanto possível para as aplicações que suporta. Com o objetivo de realizar a implementação do middleware de segurança, também são estudadas os mecanismos de segurança da plataforma Java, porém limitado ao escopo deste trabalho. Segue-se o estudo da base conceitual das tecnologias de Reflexão Computacional, o modelo de implementação, seguido de Programação Orientada a Aspectos, o modelo conceitual, e, por fim, têm-se os Padrões de Projeto, a arquitetura de referência. Integrando as três tecnologias apresentadas, propõe-se um modelo, que estabelece a composição de um Padrão Proxy, estruturado de acordo com a arquitetura reflexiva. Este modelo de arquitetura objetiva implementar o aspecto de segurança de acesso a componentes Java, de forma não intrusiva,. Baseado no modelo, descreve-se a implementação dos diversos elementos do middleware, estruturados de forma a ilustrar os conceitos propostos. Ao final, apresenta-se resultados obtidos durante a elaboração deste trabalho, bem como críticas e sugestões de trabalhos futuros.

A linguagem de programação Java vem sendo uma das escolhidas para a implementação de aplicações compostas por objetos distribuídos. Estas aplicações caracterizam-se por possuir comportamento complexo e, portanto, são mais difíceis de depurar e refinar para obter melhores desempenhos. Considerando a necessidade do desenvolvimento de uma ferramenta de monitoração para o modelo de objetos distribuídos, que colete informações mais detalhadas sobre a execução da aplicação, é apresentado neste trabalho um ambiente de monitoração de aplicações distribuídas escritas em Java, o DOMonitor. Um dos objetivos do DOMonitor é obter o comportamento que a aplicação apresenta durante a execução, possibilitando a detecção de comportamentos equivocados e seu respectivo refinamento. O DOMonitor é voltado para aplicações compostas por objetos distribuídos e caracteriza-se por identificar principalmente: (i) o comportamento dinâmico das threads; (ii) a utilização dos métodos de sincronização; e (iii) a comunicação entre os entes distribuídos da aplicação. O DOMonitor está fundamentado em quatro premissas: (i) ser transparente para o usuário, não exigindo anotações no código fonte; (ii) apresentar uma organização modular, e por isto ser flexível e expansível; (iii) ser portável, não exigindo nenhuma alteração na Maquina Virtual Java; e (iv) operar de forma a garantir a ordem dos eventos previstos pelo programa. Os dados produzidos pelo DOMonitor podem ser utilizados com diversas finalidades tais como visualização da execução, escalonamento e como suporte à execução de aplicações móveis. Para comprovar esta versatilidade, foi proposta a integração do sistema a dois outros projetos, o Pajé e o ISAM. O projeto ISAM utilizará os dados monitorados para tomadas de decisão durante o curso da execução e o projeto Pajé permite a visualização gráfica das características dinâmicas de uma aplicação Java.

Esse trabalho de dissertação está incluído no contexto das pesquisas realizadas no Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído da UFRGS. Ele aborda as áreas da computação de alto desempenho, interfaces simples de programação e de sistemas de interconexão de redes velozes. A máquina paralela formada por agregados (clusters) tem se destacado por apresentar os recursos computacionais necessários às aplicações intensivas que necessitam de alto desempenho. Referente a interfaces de programação, Java tem se mostrado uma boa opção para a escrita de aplicações paralelas por oferecer os sistemas de RMI e de soquetes que realizam comunicação entre dois computadores, além de todas as facilidades da orientação a objetos. Na área a respeito de interconexão de rede velozes está emergindo como uma tentativa de padronização a nova tecnologia Infiniband. Ela proporciona uma baixa latência de comunicação e uma alta vazão de dados, além de uma série de vantagens implementadas diretamente no hardware. É neste contexto que se desenvolve o presente trabalho de dissertação de mestrado. O seu tema principal é o sistema Aldeia que reimplementa a interface bastante conhecida de soquetes Java para realizar comunicação assíncrona em agregados formados por redes de sistema. Em especial, o seu foco é redes configuradas com equipamentos Infiniband. O Aldeia objetiva assim preencher a lacuna de desempenho do sistema padrão de soquetes Java, que além de usar TCP/IP possui um caráter síncrono. Além de Infiniband, o Aldeia também procura usufruir dos avanços já realizados na biblioteca DECK, desenvolvida no GPPD da UFRGS. Com a sua adoção, é possível realizar comunicação com uma interface Java sobre redes Myrinet, SCI, além de TCP/IP. Somada a essa vantagem, a utilização do DECK também proporciona a propriedade de geração de rastros para a depuração de programas paralelos escritos com o Aldeia. Uma das grandes vantagens do Aldeia está na sua capacidade de transmitir dados assincronamente. Usando essa técnica, cálculos da aplicação podem ser realizados concorrentemente com as operações pela rede. Por fim, os canais de dados do Aldeia substituem perfeitamente aqueles utilizados para a serialização de objetos. Nesse mesmo caminho, o Aldeia pode ser integrado à sistemas que utilizem a implementação de soquetes Java, agora para operar sobre redes de alta velocidade. Palavras-chave: Arquitetura Infiniband, agregado de computadores, linguagem de programação Java, alto desempenho, interface de programação.

Resumo