El presente estudio consiste en una nueva propuesta para diseñar e implementar sistemas en pequeñas empresas con la finalidad de formalizar y automatizar procesos internos de información en las mismas, así como también para el desarrollo de microsistemas en medianas y grandes empresas con la finalidad de automatizar los procesos internos no contemplados en los desarrollos informáticos que la empresa pueda poseer, lo que se denominará finalmente sistemas híbridos ya que podrían ser programados desde diferentes perspectivas y para diversas finalidades. / Tesis

Tese de mestrado. Automação, Instrumentação e Controlo. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação de Doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-02-06T17:24:05Z No. of bitstreams: 1 dissertação-Jose Augusto.pdf: 918097 bytes, checksum: d6d73ea4db6be8c29efc7d4d621ec204 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-07T12:20:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertação-Jose Augusto.pdf: 918097 bytes, checksum: d6d73ea4db6be8c29efc7d4d621ec204 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T12:20:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação-Jose Augusto.pdf: 918097 bytes, checksum: d6d73ea4db6be8c29efc7d4d621ec204 (MD5) / Atualmente, muitos sistemas mecatrônicos apresentam comportamentos definidos segundo restrições temporais e são comumente identificados como Sistemas de Tempo Real (STR). Estes sistemas são encontrados em diversas áreas que envolvem tecnologia, como automação industrial, telecomunicações e sistemas espaciais. Em todas essas áreas, há um rápido progresso tecnológico, que contribuí com o aumento na complexidade do software e na demanda de processamento. Uma tendênca crescente de utilização de plataformas com múltiplas unidades de processamentovem ocorrendo nos últimos anos. Chips contendo 100 núcleos de processamento são agora uma realidade. Neste contexto, o problema de escalonamento de tarefas deve ser avaliado levando em consideração esta tendência de paralelismo, pois a garantia das restrições temporais dos STR depende de como suas tarefas são escalonadas. O problema de escalonar n tarefas esporádicas num sistema de tempo real executando numa plataforma composta de m processadores idênticos é abordado nesta dissertação. A solução proposta é nomeada Hime (Higest-priority migration managed by EDF), a qual possui várias características interessantes: a maioria das tarefas executadas num único processador; existem no máximo [0,5m] tarefas migratórias; tanto os custos de utilização e a complexidade de sua implementação são baixos. O desempenho de Hime foi avaliado analiticamente e por simulação, os quais constataram que qualquer conjunto de tarefas com utilização não superior a 72,2% do sistema cumpre seus requisitos temporais que Hime pode lidar com sistemas que possuem utilização maior que 95% da capatidade de processamento do sistema. Tais resultados vêm contribuir com a área de STR multiprocessados ao mesmo tempo em que indicam possíveis ramos de investigação.

Submitted by Santos Davilene (davilenes@ufba.br) on 2017-05-30T21:08:54Z No. of bitstreams: 1 TeseTeófiloFinal.pdf: 780438 bytes, checksum: cec1bf11e3e7bbe394bc531df3852134 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-01T12:03:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseTeófiloFinal.pdf: 780438 bytes, checksum: cec1bf11e3e7bbe394bc531df3852134 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T12:03:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseTeófiloFinal.pdf: 780438 bytes, checksum: cec1bf11e3e7bbe394bc531df3852134 (MD5) / Mostramos a existência e unicidade de medida de máxima entropia, para difeomorfismos parcialmente hiperbólicos semi-conjugados a uma classe de aplicações não uniformemente expansoras. Bem como provamos a estabilidade estatística do sistema. E principalmente obtemos propriedades estatísticas para tal medida. Mais precisamente, usando a teoria de métricas projetivas em cones, provamos o decaimento exponencial de correlações para observáveis Holder contínuos e o teorema do limite central para a medida de máxima entropia. Além disso, utilizamos tais técnicas para obter resultados análogos no contexto de sistemas parcialmente hiperbólicos derivados de Anosov.

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-06-01T20:12:51Z No. of bitstreams: 1 TESE Catia Kfouri.pdf: 2112669 bytes, checksum: e502967af9c0f73e9ab91dde19276e1a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-07T11:24:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE Catia Kfouri.pdf: 2112669 bytes, checksum: e502967af9c0f73e9ab91dde19276e1a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T11:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE Catia Kfouri.pdf: 2112669 bytes, checksum: e502967af9c0f73e9ab91dde19276e1a (MD5) / Sistemas distribuídos modernos, sobre redes móveis ad-hoc, entre pares (P2P), grades oportunistas ou nuvens, permitem que seus participantes acessem serviços e informações independente de sua localização ou topologia da rede. Garantir tais serviços exige um projeto de sistema confiável completamente distribuído e que possa lidar com o dinamismo, falhas e falta de conhecimento global. Esta tese dedica-se ao estudo de dois problemas fortemente relacionados e que são fundamentais no desenvolvimento de sistemas distribuídos confiáveis: o problema do consenso e o problema da eleição de líder após um tempo, considerando um ambiente assíncrono, dinâmico, em que os processos entram e saem do sistema aleatoriamente, se comunicam através de uma memória compartilhada e podem falhar por parada. A maioria das propostas para esses problemas foca em sistemas estáticos onde o conjunto de participantes é conhecido e fixo, e a comunicação se dá por passagem de mensagens. Entretanto, classes importantes de sistemas como os serviços centrados em dados tolerantes a falhas e altamente disponíveis, além das máquinas com arquitetura multinúcleo, onde os processos compartilham uma única memória física, não se adequam a esse modelo. No primeiro caso, algumas aplicações relevantes são as redes de área de armazenamento (SANs); sistemas de armazenamento P2P Bizantinos; e sistemas de passagem de mensagem nos quais servidores são modelados como componentes de armazenamento. Nesta tese, é proposto um conjunto de algoritmos para o problema do consenso tolerante a falhas em sistemas assíncronos com memória compartilhada, onde o conjunto de participantes é desconhecido. Duas abordagens são exploradas. A primeira considera a abstração detector de participantes que auxilia na construção do conhecimento do sistema. A solução conta com um algoritmo de consenso genérico baseado em oráculo que, ao que se sabe, é o primeiro algoritmo de consenso para memória compartilhada que pode ser instanciado com um detector de falhas da classe ◊S, ou um detector de líder da classe Ω. A segunda apresenta um consenso genérico com outra característica inovadora: não depende do conhecimento da cardinalidade do conjunto de participantes, de modo que suporta o dinamismo do sistema. Ainda na direção de prover serviços fundamentais para ambientes dinâmicos de memória compartilhada, propõe-se um protocolo de detecção de líder após um tempo. O algoritmo é livre de tempo, no sentido de que não usa temporizadores para garantir a convergência. Ao invés disso, baseia-se num padrão de acesso à memória compartilhada. Ao que se sabe, é o primeiro algoritmo a implementar um serviço de líder ? para memória compartilhada livre de tempo. Na prática, um consenso genérico e modular é um arcabouço que permite construir sistemas dinâmicos de camadas superiores independentes do detector de falhas que está disponível. Nesse caso, a implementação do consenso pode ser melhor adaptada às características particulares de cada ambiente; principalmente quando a implementação do detector serve a muitas aplicações. Desse modo, as aplicações existentes, que já estão rodando sobre os detectores ◊S ou Ω, podem ser portadas mais facilmente.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:13:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329768.pdf: 6742978 bytes, checksum: 355846409af3fc8e4dc3075f15d55dec (MD5) Previous issue date: 2014 / Nesta Tese, trataremos do problema de controle realimentado de sistemas biológicos celulares, mais especificamente, do controle das chamadas redes de regulação gênica, segundo uma abordagem fundamentada na Teoria de Controle Supervisório (TCS).A capacidade de reprogramar o comportamento das redes de regulação gênica, elementos determinantes da dinâmica celular, encontra aplicações em áreas como produção otimizada de biocombustíveis, tratamento de doenças como o câncer e síntese de tecidos e órgãos humanos in vitro. Basicamente, duas abordagens podem ser adotadas para controlar redes biológicas intracelulares. Uma delas baseia-se no emprego de dispositivos técnicos externos à célula, como equipamentos de microscopia, computadores e sistemas de microfluídica. A segunda estratégia prefere fazer uso exclusivo de moléculas sintéticas que, inseridas no meio intracelular, desempenham as funções de sensores, controladores e atuadores. Utilizaremos a última das abordagens mencionadas e mostraremos como ideias advindas da TCS podem ser empregadas para definir os critérios de projeto de tais moléculas sintéticas controladoras, capazes de alterar a dinâmica de redes de regulação gênica de maneira pré-determinada. Para tanto, partiremos de um modelo em autômato finito da rede a ser controlada, adicionando a esse autômato os eventos e estados decorrentes das possíveis ações de moléculas sintéticas. Sobre esse novo modelo, resolveremos uma tarefa de controle conhecida na literatura como atração de estados, em que o sistema deve ser levado de um estado inicial a um conjunto de estados-alvo, mantendo-se ali indefinidamente. O supervisor resultante da resolução do problema será convertido, então, em critérios de projeto de moléculas sintéticas. A Tese traz contribuições à TCS e propõe uma formalização inédita para o problema de controle de redes de regulação gênica por moléculas sintéticas. No campo da TCS, estendemos a resolução do problema de atração de estados para o caso em que os eventos da planta, além de serem particionados em controláveis ou não controláveis, são também divididos em forçáveis ou não forçáveis e, por fim, preemptáveis ou não preemptáveis. Esse rico particionamento, como detalhado na Tese, decorre de hipóteses bem fundamentadas biologicamente acerca da dinâmica dos processos de expressão gênica e da forma de intervenção no comportamento celular por nós adotada. Ainda no âmbito do Controle Supervisório, mostramos como conceitos provenientes da teoria de Controle Hierárquico - como abstração por agregação de estados e consistência hierárquica - naturalmente aparecem na resolução do problema de controle de redes de regulação gênica por moléculas sintéticas. A Tese mostra, também, como projetar controladores que induzem o menor consumo de energia celular possível e que sejam realizados por moléculas sintéticas de fácil construção. Por sua vez, a formalização do problema de controle de redes gênicas por moléculas sintéticas como um problema da Teoria de Controle é nova na literatura, haja vista que os estudos correlatos até então divulgados não adotam métodos da Teoria de Controle para sua resolução, o que dificulta a extensão dessas abordagens para alterar o comportamento de redes de regulação com dinâmicas mais complexas.<br> / Abstract: In this thesis, we tackle the issue of feedback control of intracellular biological networks, namely, the control of gene regulatory networks within a perspective founded on Supervisory Control Theory (SCT).The ability to reprogram the behavior of gene networks, major players in cell dynamics, might be employed, for instance, to optimize the production of biofuels, to treat and cure diseases, such as cancer, and to synthesize human tissues and organs in vitro. Two approaches can be adopted to control the dynamics of intracellular networks. The first one employs external technical hardware to close the loop, e.g. microscopy equipment, microfluidics devices and computers. The second, on the other hand, makes use only of synthetic biomolecules that, when inserted in the cell, perform the major tasks of a control system: sensing, control and actuation. We adopt the second of the mentioned strategies and show how ideas from SCT can be employed to define design criteria of synthetic biomolecules that are able to alter cell dynamics, so to achieve a set of specifications. In order to do so, we start with a finite state machine model of the native gene network to be controlled and update this model with the new states (and events) that can be achieved (generated) by programmable synthetic biomolecules. This enlarged model is used to solve a control task known as state attraction, which can be stated as follows: find a supervisor that brings the system from an initial state to a set of target states, keeping it there indefinitely. This supervisor is then translated into design criteria of synthetic biomolecules. Our thesis brings theoretical contributions to SCT and proposes a novel approach to formalize the control of gene networks by means of synthetic biomolecules. In the field of SCT, we extend the solution of the state attraction problem for the case where plant events, besides being partitioned into controllable and uncontrollable ones, are also divided into forcible and non forcible, preemptable and non preemptable. This rich partition, as shown throughout the thesis, is a result of concrete biological assumptions regarding the dynamics of native and synthetic genes. Still concerning the field of SCT, we show how concepts from Hierarchical Control Theory - e.g. abstraction by state aggregation and hierarchical consistency - naturally appear in the process of finding a solution for the posed control problem. The thesis shows also how to design controllers that minimize the energy consumption and that are implemented by synthetic biomolecules that are more easily constructed. The formalization we propose for the control of gene networks with synthetic genes as a control problem is new in the literature, given that the results concerning the intervention in the dynamics of biological networks by means of synthetic molecules do not adopt procedures from Control Theory to solve the problem, thus making it harder to extend such approaches to networks with a more complex dynamics.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328605.pdf: 3709437 bytes, checksum: 81e0fb95e092d5a351413aae5a972ac2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Plataformas multiprocessadas atuais possuem diversos níveis da memória cache entre o processador e a memória principal para esconder a latência da hierarquia de memória. O principal objetivo da hierarquia de memória é melhorar o tempo médio de execução, ao custo da previsibilidade. O uso não controlado da hierarquia da cache pelas tarefas de tempo real impacta a estimativa dos seus piores tempos de execução, especialmente quando as tarefas de tempo real acessam os níveis da cache compartilhados. Tal acesso causa uma disputa pelas linhas da cache compartilhadas e aumenta o tempo de execução das aplicações. Além disso, essa disputa na cache compartilhada pode causar a perda de prazos, o que é intolerável em sistemas de tempo real críticos. O particionamento da memória cache compartilhada é uma técnica bastante utilizada em sistemas de tempo real multiprocessados para isolar as tarefas e melhorar a previsibilidade do sistema. Atualmente, os estudos que avaliam o particionamento da memória cache em multiprocessadores carecem de dois pontos fundamentais. Primeiro, o mecanismo de particionamento da cache é tipicamente implementado em um ambiente simulado ou em um sistema operacional de propósito geral. Consequentemente, o impacto das atividades realizados pelo núcleo do sistema operacional, tais como o tratamento de interrupções e troca de contexto, no particionamento das tarefas tende a ser negligenciado. Segundo, a avaliação é restrita a um escalonador global ou particionado, e assim não comparando o desempenho do particionamento da cache em diferentes estratégias de escalonamento. Ademais, trabalhos recentes confirmaram que aspectos da implementação do SO, tal como a estrutura de dados usada no escalonamento e os mecanismos de tratamento de interrupções, impactam a escalonabilidade das tarefas de tempo real tanto quanto os aspectos teóricos. Entretanto, tais estudos também usaram sistemas operacionais de propósito geral com extensões de tempo real, que afetamos sobre custos de tempo de execução observados e a escalonabilidade das tarefas de tempo real. Adicionalmente, os algoritmos de escalonamento tempo real para multiprocessadores atuais não consideram cenários onde tarefas de tempo real acessam as mesmas linhas da cache, o que dificulta a estimativa do pior tempo de execução. Esta pesquisa aborda os problemas supracitados com as estratégias de particionamento da cache e com os algoritmos de escalonamento tempo real multiprocessados da seguinte forma. Primeiro, uma infraestrutura de tempo real para multiprocessadores é projetada e implementada em um sistema operacional embarcado. A infraestrutura consiste em diversos algoritmos de escalonamento tempo real, tais como o EDF global e particionado, e um mecanismo de particionamento da cache usando a técnica de coloração de páginas. Segundo, é apresentada uma comparação em termos da taxa de escalonabilidade considerando o sobre custo de tempo de execução da infraestrutura criada e de um sistema operacional de propósito geral com extensões de tempo real. Em alguns casos, o EDF global considerando o sobre custo do sistema operacional embarcado possui uma melhor taxa de escalonabilidade do que o EDF particionado com o sobre custo do sistema operacional de propósito geral, mostrando claramente como diferentes sistemas operacionais influenciam os escalonadores de tempo real críticos em multiprocessadores. Terceiro, é realizada uma avaliação do impacto do particionamento da memória cache em diversos escalonadores de tempo real multiprocessados. Os resultados desta avaliação indicam que um sistema operacional "leve" não compromete as garantias de tempo real e que o particionamento da cache tem diferentes comportamentos dependendo do escalonador e do tamanho do conjunto de trabalho das tarefas. Quarto, é proposto um algoritmo de particionamento de tarefas que atribui as tarefas que compartilham partições ao mesmo processador. Os resultados mostram que essa técnica de particionamento de tarefas reduz a disputa pelas linhas da cache compartilhadas e provê garantias de tempo real para sistemas críticos. Finalmente, é proposto um escalonador de tempo real de duas fases para multiprocessadores. O escalonador usa informações coletadas durante o tempo de execução das tarefas através dos contadores de desempenho em hardware. Com base nos valores dos contadores, o escalonador detecta quando tarefas de melhor esforço o interferem com tarefas de tempo real na cache. Assim é possível impedir que tarefas de melhor esforço acessem as mesmas linhas da cache que tarefas de tempo real. O resultado desta estratégia de escalonamento é o atendimento dos prazos críticos e não críticos das tarefas de tempo real.<br> / Abstracts: Modern multicore platforms feature multiple levels of cache memory placed between the processor and main memory to hide the latency of ordinary memory systems. The primary goal of this cache hierarchy is to improve average execution time (at the cost of predictability). The uncontrolled use of the cache hierarchy by realtime tasks may impact the estimation of their worst-case execution times (WCET), specially when real-time tasks access a shared cache level, causing a contention for shared cache lines and increasing the application execution time. This contention in the shared cache may leadto deadline losses, which is intolerable particularly for hard real-time (HRT) systems. Shared cache partitioning is a well-known technique used in multicore real-time systems to isolate task workloads and to improve system predictability. Presently, the state-of-the-art studies that evaluate shared cache partitioning on multicore processors lack two key issues. First, the cache partitioning mechanism is typically implemented either in a simulated environment or in a general-purpose OS (GPOS), and so the impact of kernel activities, such as interrupt handlers and context switching, on the task partitions tend to be overlooked. Second, the evaluation is typically restricted to either a global or partitioned scheduler, thereby by falling to compare the performance of cache partitioning when tasks are scheduled by different schedulers. Furthermore, recent works have confirmed that OS implementation aspects, such as the choice of scheduling data structures and interrupt handling mechanisms, impact real-time schedulability as much as scheduling theoretic aspects. However, these studies also used real-time patches applied into GPOSes, which affects the run-time overhead observed in these works and consequently the schedulability of real-time tasks. Additionally, current multicore scheduling algorithms do not consider scenarios where real-time tasks access the same cache lines due to true or false sharing, which also impacts the WCET. This thesis addresses these aforementioned problems with cache partitioning techniques and multicore real-time scheduling algorithms as following. First, a real-time multicore support is designed and implemented on top of an embedded operating system designed from scratch. This support consists of several multicore real-time scheduling algorithms, such as global and partitioned EDF, and a cache partitioning mechanism based on page coloring. Second, it is presented a comparison in terms of schedulability ratio considering the run-time overhead of the implemented RTOS and a GPOS patched with real-time extensions. In some cases, Global-EDF considering the overhead of the RTOS is superior to Partitioned-EDF considering the overhead of the patched GPOS, which clearly shows how different OSs impact hard realtime schedulers. Third, an evaluation of the cache partitioning impacton partitioned, clustered, and global real-time schedulers is performed.The results indicate that a lightweight RTOS does not impact real-time tasks, and shared cache partitioning has different behavior depending on the scheduler and the task's working set size. Fourth, a task partitioning algorithm that assigns tasks to cores respecting their usage of cache partitions is proposed. The results show that by simply assigning tasks that shared cache partitions to the same processor, it is possible to reduce the contention for shared cache lines and to provideHRT guarantees. Finally, a two-phase multicore scheduler that provides HRT and soft real-time (SRT) guarantees is proposed. It is shown that by using information from hardware performance counters at run-time, the RTOS can detect when best-effort tasks interfere with real-time tasks in the shared cache. Then, the RTOS can prevent best effort tasks from interfering with real-time tasks. The results also show that the assignment of exclusive partitions to HRT tasks together with the two-phase multicore scheduler provides HRT and SRT guarantees, even when best-effort tasks share partitions with real-time tasks.