A Notação e Modelo de Processo de Negócio (BPMN - Business Process Model and Notation) possibilita apresentar informações sobre o fluxo de dados de um processo por meio de dados e artefatos, tais como objetos, associações e repositórios de dados. No entanto, esses elementos apresentam poder de expressão limitado, principalmente quando se referem ao mapeamento das fontes de dados (ex.: serviço web) em um modelo de processo. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma abordagem para associar fontes de dados a elementos de BPMN (ex.: tarefa de serviço). Tal abordagem deve servir como um ponto de partida para profissionais de gerenciamento de processos de negócio quanto ao mapeamento, na etapa de modelagem, da fonte de dados que está sendo utilizada pelo processo, através da utilização de elementos de BPMN. Visando demonstrar os resultados, foram evidenciadas cinco correlações, que são chamadas de “propostas de definições”, seguidas por sua descrição textual e um exemplo de uso. Essas propostas de definições, juntamente com as fontes de dados utilizadas, foram avaliadas por meio de uma pesquisa de opinião. Como resultado, destaca-se que as fontes de dados selecionadas foram validadas pelos participantes da pesquisa de opinião, que demonstraram conhecimento em ao menos uma das fontes de dados, fornecendo indícios que as fontes de dados selecionadas são as mais apropriadas para o trabalho em questão. Ainda, como resultados, as propostas de definições foram validadas com os participantes, obtendo resultados positivos quanto aos fragmentos de processo elaborados para representar as fontes de dados internos, transferência de arquivos e base de dados compartilhada. A principal contribuição deste trabalho é auxiliar na identificação de fontes de dados de um processo de negócio, a partir do conjunto de elementos disponibilizado pela BPMN 2.0.2, onde, anteriormente, tal identificação era possível apenas através da documentação do processo. / Business Process Model and Notation (BPMN) makes it possible to display information about the data flow of a process through data and artifacts such as objects, associations and data stores. However, these elements provide a limited capacity, especially when referring to the mapping of the data sources (e.g. web service) in a process model. In this context, this paper proposes an approach to associate data sources to BPMN elements (e.g. service task). Such approach aims to serve as a starting point to business process management professionals in order to map, in design time, the data source that is being used by the process, through the use of BPMN elements. In order to demonstrate the results, five correlations were evidenced, which are called “definitions proposals”, followed by their textual description and an example of use. These definitions proposals, together with the data sources used, were evaluated through a survey. As a result, the selected data sources were validated by the participants of the survey that demonstrated knowledge in at least one of the data sources, providing evidence that the selected data sources are the most appropriated for the work concerned. Also, as results, the definitions proposals were validated with the participants, obtaining positive results regarding to the process fragments designed to represent the data sources internal data, file transfer and shared database. The main contribution of this thesis is to assist the identification of data sources of a business process, from the set of elements provided by BPMN 2.0.2, where, previously, such identification was only possible through the process documentation.

A miniaturização dos transistores do tipo MOS traz consigo um aumento na variabilidade de seus parâmetros elétricos, originaria do processo de fabricação e de efeitos com dependência temporal, como ruídos e degradação (envelhecimento ou aging). Este aumento de variabilidade no nível de dispositivo se converte aos níveis de circuito e sistema como uma perda de confiabilidade ou de desempenho. Neste trabalho são apresentados métodos de simulação de efeitos causados por armadilhas de cargas (charge traps), como o NBTI e o RTS. Tomando como base simuladores elétricos comerciais, foi desenvolvida uma ferramenta capaz de simular a atividade das armadilhas durante uma simulação transiente. Para tanto, foi criado um componente em Verilog-A e um software de controle escrito em Perl. Dessa forma é possível analisar o impacto de traps (armadilhas) no comportamento do circuito considerando variações ambientais como tensões de operação, bem como analisar efeitos de ruído como o RTS e de aging como NBTI. Foram então desenvolvidos estudos de caso em um inversor, em um caminho crítico com cinco níveis lógicos e em uma memória SRAM de 32 bits, onde foi feita uma análise da relação do NBTI com o histórico do sinal de estresse no circuito. Em um segundo momento foi desenvolvido um método de análise do impacto de NBTI em circuitos digitais no nível de sistema, através de simulações de SSTA. Para tal estudo foi caracterizada a biblioteca NCSU FreePDK 45nm da Nangate, considerando o tempo como um corner, e então realizando-se uma simulação de SSTA em três caminhos críticos de diferentes complexidades. A fim de estudar a acuidade obtida nas simulações realizadas no nível do sistema, também foram realizadas simulações com o simulador elétrico desenvolvido e comparados os resultados. Observou-se um aumento na acuidade das simulações no nível do sistema quando complexidade do circuito estudado aumenta. Tal comportamento é explicado através do teorema do limite central. / The downscaling of MOS transistors leads to an increase of the variability of its electrical parameters generated both by fabrication process and by time dependent effects, such as noise and ageing. This increase of the variability at the device level turns into the circuit and systems level as a loss in the reliability or performance. This thesis presents the development of simulation methods for effects caused by traps, such as NBTI and RTS. Combining commercial electrical simulators, an enhanced Verilog-A transistor model and a control software developed in Perl, a simulation tool was created. The tool properly accounts for the activity of traps during transient electrical simulations. This way it is possible to evaluate the impact of traps in the behavior of circuits taking into account environmental variations, like supply voltage fluctuations, and evaluate noise effects like RTS and aging effects like NBTI. Case studies were carried out, considering an inverter, a five stages logic path and a SRAM, where the workload dependency on NBTI was evaluated. The impact of NBTI on combinational circuits on a system level is then evaluated through SSTA simulations. In order to perform this analysis, the Nangate NCSU FreePDK 45nm library was characterized and the circuit's age was considered as a time corner. SSTA simulations were performed in three paths of different complexities and then its results were compared with the results obtained with the electrical simulator developed showing an increase of accuracy of the SSTA method as a function of the circuit's complexity. This behavior is explained by the Central Limit Theorem.

Os métodos de controle de qualidade tradicionais aplicados ao radiodiagnóstico, é a melhor maneira de garantir a boa qualidade das imagens produzidas. No entanto, a investigação de particularidades oriundas do processo de formação de imagens radiológicas requer ferramentas computacionais complementares, em função do número de variáveis envolvidas. Entretanto, os fantomas computacionais baseados em voxels não conseguem representar as variações morfométricas necessárias para a simulação de exames cujo diagnóstico é baseado em imagem. Neste trabalho foi desenvolvido um novo tipo de fantoma computacional, baseado em modelagem 3D, que possui as vantagens apresentadas pelos fantomas computacionais tradicionais sem os problemas encontados nestes. A ferramenta de modelagem utilizada, o Blender, é disponibilizada gratuitamente na internet. A técnica utilizada foi a box modeling, que consiste na deformação de uma primitiva básica, nesse caso um cubo, até que apresente a forma da estrutura que se deseja modelar. Para tanto, foram utilizadas como referencia, imagens obtidas de atlas de anatomia e fotografias de um esqueleto fornecido pela Universidade de Mogi das Cruzes. Foram modelados o sistema ósseo, os órgãos internos e a anatomia externa do corpo humano. A metodologia empregada permitiu a alteração de parâmetros do modelo dentro da ferramenta da modelagem. Essa possibilidade foi mostrada através da variação, dos formatos do intestino e do aumento da quantidade de tecido adiposo da malha referente a pele. A simulação das imagens radiológicas foi realizada a partir de coeficientes de atenuação de massa de materiais, ossos e tecidos e de modelos com diversas características físicas. Essa versatilidade permite prever a influência que as diferenças morfométricas entre os indivíduos provocam nas imagens, propriciando dessa forma, uma ferramenta relevante complementar aos métodos de controle de qualidade tradicionais. / The conventional methods of quality control applied to radio diagnosis are the best way to have assured good quality of the produced images. Due the amount of variables to consider, the study of particular issues of the process of formation of radiological images requires complementary computational tools. However, the computational voxel based phantoms are not suitable to represent the morphometrical variations, intended for test simulations with image based diagnosis. This work developed a new type of computational phantom, based on 3D modelling. It has the same advantages of the conventional ones, without some of their restrictions. The modeling tool employed, Blender, is available on internet for free download. The project uses the technique called box modeling, which consists in the deformation of a primitive form (a cube, in this case) until it presents a similar form to that it is wanted to model. In order to achieve it, some images, obtained from anatomy atlas and a skeleton pictures obtained from University of Mogi das Cruzes, were used as reference. Were built models from skeletal system, internal organs and external human body anatomy. The applied methodology allowed model´s parameter settings on the modelling tool. This option was presented by means of intestine format variation and increase of adipose tissue on the mesh that represents skin. The simulation of radiological images was done by means of x-ray mass attenuation coefficients, bones and tissues and models with diferent physical characteristics. This flexibility allows the analysis and forecasting of the influences that morphometrical differences of individual implies on images, revealing an important tool that complements the conventional quality control tools.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Great works of infrastructure such as hydroelectric plants require, in it building, large concrete volumes classified as mass concrete structures. These works of power generation are strategic and fundamental for the development of a nation. However, during construction and throughout its life they may have pathological manifestations that compromise its stability. One of the most common problems in this type of structure is cracking caused by heat generated due to the exothermic reaction of cement hydration. Therefore, we had to analyze the thermal behavior of concrete, concrete with similar consistency and resistance like the concrete utilized in construction dam, and analyze how the type of cement utilized and its contents affects these parameters. In addition, we studied the evolution of compressive strength and dynamic modulus of elasticity as the cement hydrates. Finally, we compared the thermal performance of concretes produced with the results obtained from a commercial software. To carry out the experiment, concrete blocks were produced of 1,5m with cements CP II E 32 RS and CP IV 32 with consumption 241,2 kg/m and 330,0 kg/m for thermal analysis, besides cylindrical specimens for the remaining analyzes. The results showed that the thermal behavior of concrete has a small dependence on the type of cement, however the cement content affects too much this behavior, and the cement CP IV 32 showed higher thermal variations. It was also observed that the development of compressive strength is strongly dependent on the cement content, but it has low dependency on the type of cement. Computer modeling presented satisfactory results when it was compared to results of the thermal evolution blocks. / As grandes obras de infraestrutura como as centrais hidroelÃtricas requerem na sua construÃÃo grandes volumes de concreto, sendo classificadas como estruturas de concreto massa. Essas obras de geraÃÃo de energia sÃo estratÃgicas e fundamentais para o desenvolvimento de uma naÃÃo. Entretanto, durante sua construÃÃo e ao longo de sua vida Ãtil estas podem apresentar manifestaÃÃes patolÃgicas que comprometem sua estabilidade. Um dos problemas mais comuns nesse tipo de estrutura à a fissuraÃÃo causada pela energia tÃrmica gerada devido à reaÃÃo exotÃrmica de hidrataÃÃo do cimento. Diante disso, buscou-se analisar como se dà o comportamento tÃrmico de concretos utilizados para a construÃÃo de corpo de barragem, alÃm de analisar como o tipo de cimento utilizado e o seu teor afetam a variaÃÃo de temperatura da massa de concreto e os problemas causados por essa variaÃÃo. Buscou-se ainda analisar a evoluÃÃo da resistÃncia à compressÃo e do mÃdulo de elasticidade dinÃmico à medida que o cimento se hidratava. Por fim, comparou-se o comportamento tÃrmico dos concretos produzidos com os resultados obtidos por meio de um software comercial. Para a realizaÃÃo da parte experimental produziu-se blocos de concretos de 1,5 metros cÃbicos com cimentos CP II-E 32 RS e CP IV 32 com consumo de 241,2 kg/m e 330,0 kg/m para anÃlise tÃrmica, alÃm da moldagem de corpos de prova cilÃndricos para as demais anÃlises. Os resultados apontaram que o comportamento tÃrmico do concreto apresenta uma pequena dependÃncia do tipo de cimento. Entretanto, o teor de cimento afeta fortemente esse comportamento, sendo o cimento CP IV 32 o que apresentou maiores variaÃÃes tÃrmicas. Observou-se tambÃm que a evoluÃÃo da resistÃncia à compressÃo à fortemente dependente da quantidade de cimento, mas apresenta baixa dependÃncia do tipo de cimento. A modelagem computacional apresentou resultados satisfatÃrios quando comparado aos resultados da evoluÃÃo tÃrmica dos blocos produzidos.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A computaÃÃo em nuvem à um paradigma de computaÃÃo emergente e bem sucedido que oferece serviÃos por demanda. Com o crescimento exponencial da quantidade de dados utilizados pelas aplicaÃÃes atuais, os bancos de dados NoSQL, que sÃo sistemas inerentemente distribuÃdos, tÃm sido usados para gerenciar dados na Nuvem. Nesse cenÃrio, à fundamental que os provedores de serviÃos em nuvem garantam a Qualidade de ServiÃo (QoS) por meio do cumprimento do contrato Service Level Agreement (SLA) enquanto reduz os custos operacionais relacionados a overprovisioning e underprovisioning. Mecanismos de QoS podem se beneficiar fortemente de modelos de desempenho preditivos que estimam o desempenho para uma dada configuraÃÃo do sistema NoSQL e da carga de trabalho. Com isso, estratÃgias de elasticidade podem aproveitar esses modelos preditivos para fornecer meios de adicionar e remover recursos computacionais de forma mais confiÃvel. Este trabalho apresenta uma abordagem para modelagem de desempenho genÃrica para banco de dados NoSQL em termos de mÃtricas de desempenho baseadas no SLA capaz de capturar o efeitos nÃo-lineares causados pelo aspectos de concorrÃncia e distribuiÃÃo. Adicionalmente, à apresentado um mecanismo de elasticidade para adicionar e remover nÃs sistema NoSQL baseado em modelos de desempenho. Resultados de avaliaÃÃo experimental confirmam que a modelagem de desempenho estima as mÃtricas de forma acurada para vÃrios cenÃrios de carga de trabalho e configuraÃÃes do sistema. Por fim, a nossa estratÃgia de elasticidade à capaz de garantir a QoS enquanto utiliza os recursos de forma eficiente. / Cloud computing is a successful, emerging paradigm that supports on-demand services. With the exponential growth of data generated by present applications, NoSQL databases which are inherently distributed systems have been used to manage data in the cloud. In this scenario, it is fundamental for cloud providers to guarantee Quality of Service (QoS) by satisfying tho Service Level Agreement (SLA) contract while reducing the operational costs related to both overprovisioning and underprovisioning. Thus QoS mechanisms can greatly benefit from a predictive model that estimates SLA-based performance metrics for a given cluster and workload configuration. Therewith, elastic provisioning strategies can benefit from these predictive models to provide a reliable mechanism to add and remove resources reliably. In this work, we present a generic performance modeling for NoSQL databases in terms of SLA-based metrics capable of capturing non-linear effects caused by concurrency and distribution aspects. Moreover we present a elastic provisioning mechanism based on performance models. Results of experimental evaluation confirm that our performance modeling can accurately estimate the performance under a wide range of workload configurations and also that our elastic provisioning approach can ensure QoS while using resources efficiently.

nÃo hà / O entendimento de como ocorre o transporte de solutos em Ãguas subterrÃneas à fundamental para o correto gerenciamento deste recurso cada vez mais sujeito a pressÃes antrÃpicas. Para a modelagem deste processo, um parÃmetro fundamental à o coeficiente de dispersÃo hidrodinÃmica, cujo componente mais importante, em meio poroso, à a dispersividade longitudinal (αL). A determinaÃÃo de αL ocorre normalmente atravÃs de experimentos com aplicaÃÃo restrita Ãs Ãreas de interesse e resultados normalmente imprecisos. O presente trabalho teve como objetivo principal calibrar αL em aquÃferos atravÃs do MÃtodo Iterativo do Gradiente de ConcentraÃÃo (MIGC) elaborado a partir de uma adaptaÃÃo da metodologia proposta para o MÃtodo Iterativo do Gradiente HidrÃulico (MIGH). O processo se inicia a partir da simulaÃÃo hidrodinÃmica, posteriormente sÃo inseridas concentraÃÃes obtidas em campo ou hipotÃticas no modelo de simulaÃÃo de transporte de solutos. Em seguida à gerada uma matriz de concentraÃÃes que servirà de base para o processo iterativo do MIGC. Foram estruturados dois modelos, um denominado modelo observado ou fixo, no qual as concentraÃÃes de campo sÃo fixadas e outro modelo denominado de calculado ou nÃo fixo. Ao longo do processo de calibraÃÃo sÃo geradas matrizes de concentraÃÃes que permitem calcular os gradientes espaciais de concentraÃÃo nos modelos fixo e nÃo fixo. A mÃdia dos Ãngulos entre os gradientes de concentraÃÃes observados e calculados e o erro mÃdio quadrÃtico sÃo os critÃrios de convergÃncia para aferir o processo de calibraÃÃo. Nas cinco modelagens apresentadas, os resultados para estes dois critÃrios indicam a eficiÃncia do mÃtodo de calibraÃÃo. Seguindo a metodologia clÃssica de calibraÃÃo de parÃmetros, no MIGC as iteraÃÃes continuam enquanto os valores mÃnimos para os referidos critÃrios nÃo forem atingidos e ocorre, por conseguinte, a alteraÃÃo dos valores da dispersividade longitudinal entre as iteraÃÃes. Este mecanismo à baseado na razÃo entre os gradientes de concentraÃÃes observados e calculados em cada uma das cÃlulas do modelo. Os resultados foram obtidos a partir do uso de concentraÃÃes de nitrato em dois exemplos hipotÃticos com graus de complexidade diferenciados e um caso real aplicado na regiÃo do municÃpio do Crato, inserido na Bacia Sedimentar do Araripe, situada no sul do estado do CearÃ, Brasil. Para os casos estudados houve uma convergÃncia expressiva das mÃdias dos Ãngulos formados entre os gradientes de concentraÃÃo observados e calculados e do erro mÃdio quadrÃtico das concentraÃÃes, obtendo-se, como resultado final, uma matriz com a maioria dos valores de αL prÃximos aos determinados inicialmente. O MIGC se apresenta como um mÃtodo prÃtico e rÃpido para a calibraÃÃo da dispersividade longitudinal. Sugere-se o desenvolvimento de um programa computacional que automatize o MIGC para que o mesmo seja otimizado em situaÃÃes mais complexas. / The understanding of how the transport of solutes in ground water occurs is critical to the proper management of this resource increasingly subjected to thropogenic pressures. In order to model this process, a key parameter is the coefficient of hydrodynamic dispersion, whose most important component in porous environments is the longitudinal dispersivity (αL). The determination of αL usually takes place through experiments restricted to areas of interest and with often inaccurate results. Numerical methods are also used in order to attain parameter estimation. This study aimed mainly at calibrating αL in aquifers through the Iterative Method of the Gradient of Concentration (IMGC) derived from an adaptation of the methodology proposed for the Iterative Method of Hydraulic Gradient (IMHG). The process starts from the hydrodynamic simulation. Later, concentrations obtained from fields or in a hypothetic way are inserted using the model of simulation of solute transportation. Then, a matrix of concentrations is generated, which will work as the basis for the iterative process of IMGC. Two models were structured: one called observed or fixed model in which the concentration field is fixed and another model named calculated or not fixed. Throughout the calibration process arrays of concentrations are generated and used for calculating the spatial concentration of gradients in fixed and not fixed models. The average angle between the gradients of observed and calculated concentrations and the mean squared error are the convergence criteria to assess the calibration process. In the five models presented in this research, the results for these two criteria indicate the efficiency of the calibration method. Following the classical methodology of parameter calibration in the IMGC iterations continue as the minimum values for these criteria are not attained, therefore, the change of the longitudinal dispersivity varies among iterations. This mechanism is based on the ratio between the observed and calculated gradients of concentrations at each model cells. The results were obtained from the use of nitrate concentrations at two hypothetical samples with different degrees of complexity and also with a real case applied int he municipality of Crato, inserted in the Sedimentary Basin region of Araripe. For the cases analyzed in this study, there was a significant decay of the average angle formed between the gradients of observed and calculated concentration and the mean squared error of concentrations, obtaining as a result, a matrix with αL values close to those initially stipulated. IMGC presents itself as a practical method. It is suggested the development of a computer program that automates IMGC so that it is better used in more complex situation.

Este trabalho versa sobre a implementação de um modelo computacional, através do método dos elementos finitos, utilizando a plataforma ANSYS, versão 14.5, para o estudo de estruturas de concreto armado e protendido, sob estados planos de tensão. A justificativa para a realização deste trabalho vem da importância do material concreto armado dentro da engenharia estrutural, o qual é objeto permanente de estudos por comportar-se de maneira extremamente complexa e apresentar resposta altamente não-linear, quando submetido a solicitações. A diferença entre a resistência à tração e à compressão, a não-linearidade da relação tensão-deformação, a fissuração, e os fenômenos relacionados ao tempo como fluência e retração do concreto, além da plastificação do aço e do concreto são as causas desta não-linearidade. O objetivo final deste trabalho é implementar dois procedimentos distintos no modelo computacional, baseados em um modelo elasto-viscoplástico. No primeiro, a resposta da estrutura é dada para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com um comportamento elastoplástico. No segundo, a resposta da estrutura é dada ao longo do tempo, considerando, neste caso, que o material possui um comportamento viscoelástico. A representação do concreto fissurado é feita por um modelo de fissuras distribuídas, e as armaduras são introduzidas através de uma formulação incorporada. Para isto, inicialmente estudou-se as relações constitutivas de cada material, concreto e aço, a fim de melhor representá-los no modelo numérico. Para a representação das equações constitutivas, implementou-se um novo modelo de material com a ajuda da ferramenta de customização UPF (User Programmable Features) do ANSYS, onde foram adicionadas novas sub-rotinas ao programa principal em linguagem FORTRAN. A implementação deste novo modelo possibilitou a utilização de elementos bidimensionais quadráticos de 8 nós (PLANE183) com armadura incorporada (REINF263), tornando a solução do problema muito mais rápida e eficaz. Para validar as sub-rotinas acrescentadas ao sistema, foi feita uma comparação dos resultados numéricos com os valores experimentais disponíveis na literatura técnica, a qual apresentou resultados satisfatórios. / This work presents the development of a computational model, based on the finite element method, through the ANSYS platform, version 14.5, for the study of reinforced and prestressed concrete structures, under plane stress states. This work is justified by the importance of reinforced concrete material in the structural engineering, which is subject of ongoing studies due to the very complex behavior when subjected to requests. The difference between the tension and compression strength, the nonlinearity of the stress-strain relation, the cracking, and phenomena related to time as creep and shrinkage of concrete, beyond the plasticity of steel and concrete are the causes of this nonlinearity. The ultimate goal of this work is to implement two different procedures in the computational model, based on an elasto-viscoplastic model. At the first, the response of the structure is given for an instantaneous loading, considering the material with an elastoplastic behavior. At the second, the response of the structure is given over time, considering, in this case, that the material has a viscoelastic behavior. A distributed cracking model makes the representation of the cracked concrete and the reinforcement is introduced through an embedded formulation. Initially, the constitutive relations of each constituent material were studied, in order to best represent them in the numerical model. For the representation of the constitutive equations of concrete and steel, it was implemented a new model of material with the help of the customization tool UPF (User Programmable Features) of ANSYS, where new subroutines were added to the main program in FORTRAN language. The implementation of this new model enabled the use of two-dimensional quadratic elements of 8 nodes (PLANE183) with embedded reinforcement (REINF263), making the solution of the problem faster and more effective. In order to validate the subroutines added to the system, numerical results have been compared to experimental values available on technical literature, which have shown satisfactory results.

A miniaturização dos transistores do tipo MOS traz consigo um aumento na variabilidade de seus parâmetros elétricos, originaria do processo de fabricação e de efeitos com dependência temporal, como ruídos e degradação (envelhecimento ou aging). Este aumento de variabilidade no nível de dispositivo se converte aos níveis de circuito e sistema como uma perda de confiabilidade ou de desempenho. Neste trabalho são apresentados métodos de simulação de efeitos causados por armadilhas de cargas (charge traps), como o NBTI e o RTS. Tomando como base simuladores elétricos comerciais, foi desenvolvida uma ferramenta capaz de simular a atividade das armadilhas durante uma simulação transiente. Para tanto, foi criado um componente em Verilog-A e um software de controle escrito em Perl. Dessa forma é possível analisar o impacto de traps (armadilhas) no comportamento do circuito considerando variações ambientais como tensões de operação, bem como analisar efeitos de ruído como o RTS e de aging como NBTI. Foram então desenvolvidos estudos de caso em um inversor, em um caminho crítico com cinco níveis lógicos e em uma memória SRAM de 32 bits, onde foi feita uma análise da relação do NBTI com o histórico do sinal de estresse no circuito. Em um segundo momento foi desenvolvido um método de análise do impacto de NBTI em circuitos digitais no nível de sistema, através de simulações de SSTA. Para tal estudo foi caracterizada a biblioteca NCSU FreePDK 45nm da Nangate, considerando o tempo como um corner, e então realizando-se uma simulação de SSTA em três caminhos críticos de diferentes complexidades. A fim de estudar a acuidade obtida nas simulações realizadas no nível do sistema, também foram realizadas simulações com o simulador elétrico desenvolvido e comparados os resultados. Observou-se um aumento na acuidade das simulações no nível do sistema quando complexidade do circuito estudado aumenta. Tal comportamento é explicado através do teorema do limite central. / The downscaling of MOS transistors leads to an increase of the variability of its electrical parameters generated both by fabrication process and by time dependent effects, such as noise and ageing. This increase of the variability at the device level turns into the circuit and systems level as a loss in the reliability or performance. This thesis presents the development of simulation methods for effects caused by traps, such as NBTI and RTS. Combining commercial electrical simulators, an enhanced Verilog-A transistor model and a control software developed in Perl, a simulation tool was created. The tool properly accounts for the activity of traps during transient electrical simulations. This way it is possible to evaluate the impact of traps in the behavior of circuits taking into account environmental variations, like supply voltage fluctuations, and evaluate noise effects like RTS and aging effects like NBTI. Case studies were carried out, considering an inverter, a five stages logic path and a SRAM, where the workload dependency on NBTI was evaluated. The impact of NBTI on combinational circuits on a system level is then evaluated through SSTA simulations. In order to perform this analysis, the Nangate NCSU FreePDK 45nm library was characterized and the circuit's age was considered as a time corner. SSTA simulations were performed in three paths of different complexities and then its results were compared with the results obtained with the electrical simulator developed showing an increase of accuracy of the SSTA method as a function of the circuit's complexity. This behavior is explained by the Central Limit Theorem.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, the mechanisms of doping and the co-doping Sr4Al14O25 with divalent and trivalent rare earths ions, were studied using static computer modeling techniques. A set of potential parameters was developed that is able to reproduce the Sr4Al14O25 with a maximum lattice parameters difference of 2% and the involved metal oxides crystal structures with a maximum lattice parameters difference of 3%. Having achieved a reliable parameterization of the materials, defects could be modeled in the Sr4Al14O25 matrix. The possible mechanisms of the trivalent rare earth incorporation were studied and five mechanisms were proposed. For all of them, solution energies were calculated using two different approaches: the infinite dilution method, where only one defect is created in an infinite crystalline lattice, and the ideal solution method, that takes into account the defect concentration within the limits where no interaction between defects is considered. In the infinite dilution method, the solution energy values showed that the trivalent rare earths are divided in two groups: one group that goes from Lu3+ to Dy3+, at 0K, or from Lu3+ tol Gd3+, at 293K, which preferentially incorporated by isovalent substitution in one of the Al6 sites in octahedral coordination, and a second group that goes from Tb3+, at 0K, or Eu3+, at 293K, to Ce3+, which are dissolved in the matrix via aliovalent substitution in the Sr site, with a charge compensation mechanism given by O2- ions in interstitial positions. Pr3+ ions at 0K, is the only exception to this behaviour where Al vacancy or interstitial O2- can be the charge compensation defect. All solution energies for this method are positive values and show some reasonable difference between them. Ce3+ had the lowest solution global energy, showing this ion to be easily incorporated in the matrix. As for the ideal solution method, the solution energies can also be divided in two groups, as before but with no dependence on the temperature The Pr3+ ion is again an exception to this behavior. The ideal solution method has the advantage that all solution energies depend on the concentration of the dopants and this allows a rough evaluation of the solubility limit for each defect type. Using this method, the maximum rare earth doping concentration would be around 0.03%. Based on the results of the trivalent ions doping mechanism, some proposals to the trivalent reduction mechanism in the matrix were formulated. Each one of these mechanisms is governed by a solid state solution reaction and the solution energies were calculated using the associated energy balance equations. vi Several atmospheres were considered and both the infinite dilution and the ideal solution methods were used to calculate the solution energy. Both show the same behavior, except when the reducing environment is a mixed atmosphere, which is justified by the different quantities of gases used in each method. The results showed that the reduction is easier for the Eu3+ than for the other trivalent ion and that CO is the best atmosphere to promote this reduction, while the N2 atmosphere has a low reducing efficiency, which is in agreement to the results found in the literature. Concerning the environment close to the dopants, we concluded that the substitution of the Eu2+ at the Sr site does not modify the site significantly It was also studied the presence of a codoping ion in the matrix near Eu2+ doping ion. Three mechanisms were proposed and the solution energies were calculated. These results showed that the solution energy values have the same behavior showed by the trivalent ions, except by the co-dopant Eu3+ ion in the interstitial oxygen mechanism. The lowest energy values were obtained with a CO reducing atmosphere. Comparing the solution energies, it can be said that the mechanism in which the trivalent ion occupies the Al3+ site is more likely to happen with ions from Lu3+ until Sm3+, except at 0K, where the Sm3+ has more than one possibility. The Nd3+, Pr3+ and Ce3+ ions have preference for the compensation mechanism with interstitial oxygen. In all these cases the minimized structures around the isovalent substitution defects showed that the distance between the Eu2+, at the Sr site, and the M3+ ions, at the Al site, is rather small and that supports the direct charge exchange mechanim proposed by Nakazawa et. al. [1] to explain the phosphorescence mechanism in this matrix. On the other hand, for the cases where the aliovalent substitituion defect is formed with compensations by interstitial O2- ions, the distance between the Eu2+ and M3+ sites are large enough to avoid direct charge exchanges. / Neste trabalho foram estudados os mecanismos de dopagem e codopagem do Sr4Al14O25 com íons terras raras trivalentes e divalentes, utilizando a técnica da modelagem computacional estática. Um conjunto de parâmetros de potenciais foi desenvolvido para que fosse capaz de reproduzir o Sr4Al4O25 com uma diferença máxima nos parâmetros de rede de 2% e as estruturas cristalinas dos óxidos metálicos envolvidos tivessem uma diferença máxima nos parâmetros de rede de 3%. Após encontrarmos uma parametrização confiável dos materiais, pudemos modelar os defeitos na matriz Sr4Al14O25. Os possíveis mecanismos de incorporação dos terras trivalentes foram estudados e cinco mecanismos foram propostos. Para todas as energias de solução foram calculadas usando duas abordagens diferentes: o método de diluição infinita, onde admitimos que somente um defeito fosse criado em uma rede cristalina infinita, e o método de solução ideal, que leva em conta a concentração do defeito dentro do limite que não exista interação entre os defeitos. No método de diluição infinita, as energias de solução mostram que as terras raras trivalentes se dividem em dois grupos: um primeiro que vai do Lu3+ até o Dy3+, à 0K, ou até o Gd3+, à 293K, que são incorporados preferencialmente via substituição isovalente num dos sítios de Al6 em coordenação octaédrica, e um segundo grupo que vai do Tb, à 0K, ou do Eu3+, á 293K, até o Ce3+ que são dissolvidos na matriz via substituição aliovalente no sítio de Sr, com o mecanismo de compensação de cargas dado pela formação de um O2- no interstício. O íon de Pr3+ na temperatura de 0K é a única exceção neste comportamento, aqui a vacância de Al ou O2- intersticial podem ser os defeitos de compensação de carga. Todas as energias de solução para este método são positivas e apresentam uma diferença razoável entre eles. A menor energia de solução global foi a do Ce3+, revelando que este ion pode ser mais fácil de ser incorporado na matriz. Quanto ao método de solução ideal, as energias de solução podem também ser dividida em dois grupos como antes, mas sem a dependência da temperatura, o íon de Pr3+ é novamente exceção para este comportamento. O método de solução ideal tem vantagem que todas as energias de solução depende da concentração dos dopantes e isso permite uma avaliação do limite de solubilidade para cada tipo de defeito. Usando este método, a máxima concentração de dopagem. Usando este método obtemos a concentração máxima de 0,03% para a dopagem dos íons terra raras. Baseados nos resultados obtidos para os mecanismos dopagem com íons trivalentes, algumas propostas para os viii mecanismos de redução do íon trivalente na matriz foram feitas. Cada um dos mecanismos é regido por uma reação de estado sólido e as energias de solução foram calculadas com base nas equações de balanço energético associadas. Várias atmosferas foram consideradas e ambos os métodos foram usados para calcular as energias de solução. Ambos os métodos mostram o mesmo comportamento, exceto o ambiente redutor tem atmosfera mista, justificado pelas diferentes quantidades de gases usadas em cada método. Os resultados mostram que o íon de o íon de Eu3+ é o mais provável de reduzir e que a atmosfera de CO é a mais indicada para redução dos íons enquanto a atmosfera de N2 não se mostrou eficiente para a redução, este resultado está de acordo com o encontrado na literatura. Quanto ao ambiente próximo ao dopante, podemos concluir que a substituição do íon de Eu2+ pelo íon de Sr não modifica de forma significativa. Foi também estudado a presença do codopante na matriz em uma região próximo ao dopante Eu2+. Os resultados mostram que os valores da energia de solução tem comportamento semelhante ao mostrado pelos íons trivalentes, exceto pelo codopante Eu3+ no mecanismo por oxigênio intersticial. As menores energias foram obtidas com atmosfera redutora de CO. A comparação das energias de solução mostrou que o mecanismo cujo íon trivalente ocupa o sítio de Al3+ tem maior probabilidade de acontecer para os íons Lu3+ ao Sm3+, exceto a 0K onde há uma divisão na preferência do Sm3+. Os íon de Nd3+,Pr3+ e Ce3+ tem preferência pelo mecanismo com compensação de um Oxigênio intersticial. Em todos estes casos, as estruturas minimizadas em torno do defeito de substituição isovalente mostram que a distancia entre o Eu2+, no sitio do Sr, e os íons M3+, no sitio do Al, é bastante pequena o que está de acordo com o mecanismo de troca direta de cargas proposto por Nakazawa et. al.[1] para explicar o mecanismo de fosforescência nesta matriz. Por outro lado, para o caso onde o defeito de substituição aliovalente é formado com compensação pelo O2- intersticial, as distâncias entre os sítios ocupados pelos dopantes Eu2+ e M3+ são grandes demais para permitir a troca direta de cargas.

Desde que surgiu, o computador vem sendo utilizado na modelagem de fenômenos em todas as áreas do conhecimento. Em neurociências, a modelagem computacional é utilizada para descrever, reproduzir e fazer previsões sobre o comportamento dos diferentes componentes do sistema nervoso. Assim como em outras áreas das ciências, este procedimento tem-se mostrado eficiente no estudo e aprimoramento das teorias a respeito da função cerebral. Com o crescente aumento do poder computacional, maiores e mais detalhados modelos podem ser construídos com um grau de realismo biológico cada vez maior. Neste trabalho, apresentamos modelos computacionais biologicamente plausíveis de neurônios corticais do sistema somestésico primário. Os modelos foram construídos com base no formalismo de Hodgkin-Huxley para a implementação de canais iônicos e na técnica de compartimentalização de Rall para modelar sua extensão espacial. Os parâmetros foram ajustados a partir de resultados experimentais 'in vivo' e 'in vitro' com neurônios, retirados da literatura. Os resultados das simulações mostraram que os modelos são biologicamente aceitáveis e de qualidade superior a de outros modelos construídos anteriormente, possibilitando a construção de modelos de redes neuronais em larga escala mais precisos. / Since its appearance, the computer has been used to model phenomena in all areas of knowledge. In neuroscience, computer modeling is used to describe, reproduce and predict behaviors of different components of the nervous system. As well as in other areas of sciences, this procedure has been shown to be efficient in the study and improvement of theories on brain function. With the increasing power of computers, larger and more detailed models can be constructed with an increasing degree of biological realism. In this work, we present biologically plausible computer models of cortical neurons from the primary somatosensory system. The models have been implemented based on the Hodgkin-Huxley formalism for ionic channels and the Rall´s compartmental technique for spatial extent. The parametrs have been adjusted based on in vivo and in vitro experimental results taken from the literature. Simulation results have shown that the models are biologically acceptable and of superior quality in comparison with previous models, allowing the construction of more precise large-scale neuronal network models.