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.

[pt] A investigação aqui relatada trata da concepção de elementos estruturantes para ampliar as oportunidades de intervenção pelo professor em um contexto de aprendizagem de programação em grupo. A partir de uma série de estudos de caso com turmas de calouros em cursos de computação, foi desenvolvida a sistematização de práticas, metodologias e tecnologias em uma abordagem para apoiar a aprendizagem de programação em grupo, baseada em três frentes de investigação: pressupostos pedagógicos, ferramentas LMS e métodos de colaboração. O eixo teórico referente à aprendizagem é a teoria de desenvolvimento cognitivo de Piaget, aliada a técnicas conhecidas de programação em grupo utilizadas no ensino de graduação em disciplinas introdutórias de programação. As ferramentas computacionais são utilizadas para monitorar e intervir durante o processo de aprendizagem. Nesse contexto, ambientes CSCL incentivam a colaboração e regulam as práticas desejadas. Nesta tese, outras tecnologias, como linguagens para representação de agentes e identificação de padrões são agregadas a eles para melhorar o acompanhamento e facilitar a intervenção. Por fim, como método de colaboração, é proposto um esquema progressivo de aprendizagem de programação em grupo, que auxilia os alunos a gradativamente adotarem práticas colaborativas na resolução de exercícios e que pode ser formalizado para incorporação a plataformas automatizadas. / [en] The research reported here deals with devising structuring elements that may broaden intervention opportunities from the teacher in a context of group programming learning. Based on a set of case studies with freshmen in computing courses a systematization for practices, methods and technologies was developed producing an approach for supporting group programming based in three investigation paths: pedagogical assumptions, CSCL environments and collaboration methods. The main learning rationale is Jean Piaget’s Cognitive Development Theory, used alongside group programming techniques commonly applied in undergraduate introductory programming courses. Computational tools are used to monitor and intervene during learning process and in such context, CSCL environments encourage collaboration and regulate expected practices. In this thesis other technologies like languages for agent representation and patterning identification are also exploited for improving control and facilitate interventions. Finally, as collaboration method, it is proposed a Programming Progressive Learning Scheme that helps students to adopt collaborative practices when solving exercises and that can be formalized to be used with automated platforms.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T13:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:11:15Z : No. of bitstreams: 1 171570.pdf: 2365219 bytes, checksum: fe91d55c1bc48aa78c96f8bb65c51d10 (MD5) / A finalidade deste trabalho é a implementação em alto nível de uma rede de interconexão do tipo crossbar, customizada, para ser utilizada no Multicomputador Nó //. Para a implementação lógica utiliza-se a Linguagem de Descrição de Hardware - VHDL e para a implementação física, é previsto a utilização de Dispositivos Lógicos Programáveis (FPGA). Para o desenvolvimento utiliza-se o software MAX+PLUS II fornecido pela ALTERA, como Ambiente de Programação, depuração e simulação fornecidos pela ALTERA

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T01:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299886.pdf: 3025664 bytes, checksum: bcaf35ce625460fd11b52a0069bc1727 (MD5) / O planejamento da operação energética de sistemas hidrotérmicos é usualmente divido em etapas as quais apresentam diferentes horizontes de estudo e priorizam distintos aspectos da modelagem física do problema. A Programação Mensal da Operação Energética - PMO, que corresponde a uma das etapas de estudo do problema do planejamento da operação no caso brasileiro sob a ótica do Operador Nacional do Sistema - ONS, apresenta importantes resultados e, assim, suas particularidades são o objeto de estudo deste trabalho. Em particular, os modelos matemáticos utilizados nessa etapa tem o intuito de definir as estratégias semanais de geração das usinas integrantes do sistema com o menor custo esperado de operação, considerando as incertezas associadas às vazões afluentes aos reservatórios do sistema. Solucionar problemas com essas características requer o uso de métodos avançados de Programação Estocástica - PE. Neste trabalho tem-se o objetivo de avaliar as políticas resultantes e o desempenho computacional de dois algoritmos de PE quando aplicados ao problema relacionado à etapa do PMO. Inicialmente, destaca-se o estudo de diferentes estratégias de decomposição do problema via o método Progressive Hedging - PH no sentido de prover benefícios ao desempenho computacional do mesmo, além da avaliação de técnicas de partida quente e alternativas associadas à atualização de parâmetros internos para acelerar a convergência do método. Em seguida, uma análise comparativa entre o método de PH e a Decomposição Aninhada - DA, método atualmente vigente no Brasil, é apresentada sob o ponto de vista computacional e também no que diz respeito às políticas resultantes de ambos. Para tanto, o Sistema Interligado Nacional - SIN é utilizado

Este trabalho descreve a aplicação da Programação Genética, uma técnica de Computação Evolucionária, ao problema da Síntese de Fala automática. A Programação Genética utiliza as técnicas da evolução humana para descobrir programas bem adaptados a um problema específico. Estes programas, compostos de instruções, variáveis, constantes e outros elementos que compõe uma linguagem de programação, são evoluídos ao longo de um conjunto de gerações. A Síntese de Fala, consiste na geração automática das formas de ondas sonoras a partir de um texto escrito. Uma das atividades mais importantes, é realizada através da conversão de palavras e letras para os sons da fala elementares (fonemas). Muitos sistemas de síntese são implementados através de regras fixas, escritas por programadores humanos. Um dos mais conhecidos sistemas de síntese é o FESTIVAL, desenvolvido pela Universidade de Edimburgh, usando a linguagem de programação funcional LISP e um número fixo de regras. Neste trabalho, nós exploramos a possibilidade da aplicação do paradigma da Programação Genética, para evoluir automaticamente regras que serão adotadas para implementação do idioma Português na ferramenta FESTIVAL, desenvolvido no projeto SPOLTECH (CNPq – NSF cooperação entre UFRGS e Universidade do Colorado). A modelagem do problema, consiste na definição das regras de pronúncia do Português Brasileiro, que a implementação do sistema FESTIVAL pronuncia erradamente, já que o mesmo foi implementado primariamente para o idioma Inglês. A partir destas regras, o sistema de Programação Genética, desenvolvido neste trabalho, evolui programas que constituem boas soluções para a conversão de letras para fonemas. A descrição dos resultados obtidos, cobre detalhes sobre a evolução das soluções, complexidade e regras implementadas, representadas pelas soluções mais bem adaptadas; mostrando que a Programação Genética, apesar de ser complexa, é bastante promissora.

O trabalho apresenta o projeto e o desenvolvimento de uma ferramenta para visualização lógica da execução de programas paralelos, a TFPS de Trace File Preprocessor System, cujo objetivo é a analise de desempenho de tais programas. 0 projeto é baseado no pré-processamento de arquivos de traces de execução dos programas. A idéia básica consiste em aproveitar as informações fornecidas pela monitoração. Estas informações, que em geral são utilizadas apenas para dirigir animação post-mortem destes programas, neste caso são utilizadas também na montagem das janelas de visualização. Assim, são descritos o pré-processador e a montagem das janelas de visualização. O primeiro, e responsável principalmente pela leitura e analise das informações contidas no arquivo de trace e pela geração de um arquivo de saída com todas as informações necessárias a montagem das janelas. Estas foram concebidas levando em consideração o tipo de informação que pode ser obtido de um arquivo de trace. Desta forma, foi possível aproximar o conteúdo das janelas de visualização o máximo possível do programa paralelo em analise. Com o objetivo de demonstrar esta aproximação foi construído um protótipo tanto para o pré-processador quanto para a ferramenta de visualização. Ambos os protótipos são descritos neste trabalho. / This study presents the project and development of a logical visualization tool for parallel programs. the TFPS of Trace File Preprocessor System, whose goal is the performance analysis of such programs. The project is based on the preprocessing of trace files of programs' execution. The basic idea consists in making use of the information given by the monitoring process. This information, whose general application is only to drive the post-mortem animation of these programs, is in this case also used to create the visualization displays. Thus, the preprocessor and the creation of visualization displays are described. The first is mainly responsible for reading and analyzing the information present in the trace file and for generating an output file with all information necessary for creating the views. The latter was conceived by taking into consideration the type of information that can be obtained from a trace file. Therefore it was possible to make the content of the visualization displays close to the parallel program that is being analyzed. A prototype of the preprocessor as well as of the visualization tool was built up in order to demonstrate the described approach. Both prototypes are described in this study.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222670.pdf: 259905 bytes, checksum: 4a403af8f1f3264f8c4ee8ec82e7c86a (MD5) / Na evolução e no aprimoramento da engenharia de software, várias técnicas foram desenvolvidas com fins de facilitar a Separação de Conceitos, o reuso de código e a produtividade no desenvolvimento de programas. Este trabalho é focado em duas técnicas desenvolvidas com esses fins: Programação Orientada a Aspectos e Metaprogramação Estática. Mais especificamente, o trabalho é focado na comparação entre duas técnicas de Programação Orientada a Aspectos: Adaptadores de Cenário e Programação Orientada a Aspectos usando de weavers de código. A técnica de Adaptadores de Cenário, ambientada no escopo de sistemas operacionais, foi desenvolvida em uma época em que ainda não existiam weavers com características adequadas para uso neste escopo. O objetivo da comparação é principalmente identificar eventuais vantagens na substituição de Adaptadores de Cenário por Programação Orientada a Aspectos por meio de weavers. Para que esta análise pudesse ser realizada, também foi desenvolvido um estudo da viabilidade e solução sobre o uso de weavers de aspecto junto à Metaprogramação Estática e Classes Parametrizadas da linguagem C++. Deste estudo resultou a criação de um pré-processador de templates de C++. A comparação entre as técnicas foi desenvolvida em quatro estudos de caso de Programação Orientada a Aspectos. Os critérios de comparação basearam-se na clareza de código, quantidade de código desenvolvido e propensão a erro no desenvolvimento deste código. Os resultados desta comparação apontam que não existe superioridade marcante de uma das técnicas sobre a outra, não justificando a substituição de Adaptadores de Cenário por ferramentas de Programação Orientada a Aspectos baseada em weavers hoje disponíveis.

A Tranformada Rápida de Fourier (FFT) é apresentada como um algoritmo que calcula a Transformada Discreta de Fourier mais eficientemente, do ponto de vista computacional. Uma versão mais moderna do algoritmo de Cooley e Tukey é considerada com a finalidade de se obter aplicações da FFT em algoritmos puramente algébricos, como operações de polinômios e a multiplicação de inteiros. Nas aplicações em questão, são levados em conta os aspectos computacionais e algumas implementações são apresentadas.

A dificuldade dos estudantes em relação à aprendizagem de Algoritmos é um assunto que se renova, devido à grande demanda de mercado em relação a profissionais da área de Tecnologia da Informação. A complexidade na construção do raciocínio lógico e do Pensamento Computacional leva a altos índices de evasão e reprovação em disciplinas introdutórias de programação. A concepção tradicional no ensino de Algoritmos possui grandes desafios, da elaboração de materiais interessantes, que estimulem o aluno a resolver problemas, até o uso de novas tecnologias, a fim de motivar o discente em um ambiente dinâmico. Entendendo essas circunstâncias, esta tese tem como foco propor uma concepção diferenciada para o processo de ensino de Algoritmos, caracterizada por uma prática pedagógica baseada na integração de ambientes imersivos a paradigmas de programação, diferentes dos comumente utilizados em sala de aula. Os resultados alcançados com esta proposta mostraram que as características de interação e imersão, proporcionadas pelo mundo virtual, aliadas a ferramentas de programação em blocos visuais, motivam e estimulam a atenção dos alunos, tornando-os protagonistas no desenvolvimento de seus saberes sobre algoritmos e programação. Estas afirmações estão calcadas na observação dos experimentos realizados, com base na metodologia de ensino proposta, consolidados a partir de uma inferência estatística apurada sobre os resultados dos alunos na disciplina de Algoritmos e programação nos três semestres avaliados e, por uma análise detalhada sobre a evolução destes estudantes durante todas as atividades da última etapa do estudo. Estas análises mostraram efetivamente a evolução dos estudantes, tanto na construção do raciocínio lógico, quanto na melhoria do seu desempenho acadêmico. / Difficulties of students towards learning algorithms are a topic that is being renewed constantly, due to the large market demand in relation to professionals in the field of Information Technology. The complexity in the construction of logical reasoning and Computational Thinking leads to high rates of evasion and failure in introductory programming courses. Traditional concept in teaching algorithms has great challenges, since the development of interesting materials that encourage students to solve problems, until to the use of new technologies in order to motivate the students in a dynamic environment. Understanding these circumstances, this thesis focuses on proposing a different design to the process of teaching algorithms, characterized by a pedagogical practice based on the integration of immersive environments with programming paradigms, different from those commonly used in the classroom. The results obtained with this proposal showed that the interaction and immersion features offered by the virtual world, combined with programming tools in visual blocks, motivate and stimulate student's attention, making them protagonists in developing their knowledge about algorithms and programming. These statements are justified by the observation of experiments conducted, based on the proposed teaching methodology, consolidated from a statistical inference calculated on the results of the students in the discipline of algorithms and programming in three semesters evaluated, and, for a detailed analysis of the evolution of these students during all activities of the last stage of the study. These analyzes showed effectively the progress of students, both in the construction of logical reasoning and in improving their academic performance.

[pt] A representação de formas é um problema fundamental em Computação Gráfica. Dentre as representações conhecidas para objetos tridimensionais, os campos de distância amostrados adaptativamente (ADFs) destacam-se por sua versatilidade. ADFs combinam os conceitos de geometria com dados volumétricos, permitem representar objetos com precisão arbitrária, e consolidam diversas operações como visualização, modelagem de níveis de detalhe, detecção de colisão, testes de proximidade, metamorfose e operações booleanas em uma única representação. Este trabalho propõe métodos para acelerar a reconstrução de ADFs estáticas, melhorar a qualidade dos campos reconstruídos, e visualizar iso-superfícies das ADFs, valendo-se do enorme poder computacional encontrado nas placas gráficas modernas (GPUs). Para que as ADFs sejam representadas de forma eficiente em placas gráficas, propõe-se o uso de uma estrutura hierárquica baseada em dispersão espacial perfeita. A renderização de ADFs é feita integralmente pela GPU, utilizando uma técnica de lançamento de raios baseada em traçado por esferas. Uma maneira de tratar as descontinuidades C0 e C1 inerentes às ADFs é sugerida para que o sombreamento das superfícies seja suave. Finalmente, o trabalho propõe um novo método de reconstrução para ADFs, capaz de representar melhor superfícies curvas. Os resultados são apresentados através de aplicações simples de visualização interativa, com ADFs geradas a partir de malhas de triângulos e sólidos primitivos. / [en] Shape representation is a fundamental problem in Computer Graphics. Among known representations for three-dimensional objects, adaptively sampled distance fields (ADFs) are noted for their versatility. ADFs combine the concepts of geometry with volume data, allow objects to be represented with arbitrary precision, and consolidate several operations - such as visualization, level-of-detail modeling, collision detection, proximity tests, morphing and boolean operations | into a single representation. This work proposes methods to accelerate the reconstruction of static ADFs, to improve the quality of reconstructed fields, and to visualize ADF isosurfaces, making use of the massive computational power found in modern graphics hardware (GPUs). In order to effciently represent ADFs on graphics cards, a hierarchical structure based on perfect spatial hashing is proposed. Rendering of ADFs is done completely on GPUs, using a ray casting technique based on sphere tracing. Means to overcome the C0 and C1 discontinuities inherent to ADFs are suggested in order to attain smoothly shaded iso-surfaces. Finally, a new reconstruction method for ADFs, which can better represent curved surfaces, is proposed. Results are presented through simple interactive visualization applications, with ADFs generated from both triangle meshes and primitive solids.