[pt] A atual evolução dos dispositivos computacionais móveis e a crescente ubiqüidade de redes sem fio possibilitam o desenvolvimento de serviços e aplicativos para colaboração entre usuários móveis nos mais variados ambientes como em domicílios, lugares públicos, universidades, empresas, entre outros. Em uma sala de aula, acredita-se que o uso de dispositivos móveis (com capacidade de comunicação sem fio) torna o aprendizado mais interativo e estimulante. Este trabalho descreve um aplicativo distribuído, denominado iPH (Interactive Presenter for Handhelds), que possibilita o compartilhamento e a co-edição de transparências entre o instrutor e os aprendizes em sala de aula, e os componentes de middleware utilizados no desenvolvimento do mesmo. O iPH pode ser executado em diferentes tipos de dispositivos como tablet pcs, notebooks e handhelds (palmtops ou smartphones), e acessa informações de contexto computacional do dispositivo para efetuar auto-adaptações na sua funcionalidade, para entre outros, melhorar a interação com o usuário. / [en] The ongoing improvement of portable devices and the increasing ubiquity of wireless networks enable the development of services and applications for anyplace- any-time collaboration among mobile users in many different environments, such as at home, in public areas, in universities, in companies, among others. It is expected that the use of portable, wireless-enabled devices in classrooms improves the interaction and engagement in the learning process. This work describes a distributed application named iPH (Interactive Presenter for Handhelds) that supports the sharing and co-edition of presentations among an instructor and students of a classroom, as well as the middleware components used for the development of iPH. This system can be executed on a wide range of devices, such as tablets, notebooks and handhelds (palmtops or smartphones), and uses the device`s context information to adapt itself to improve, for example, the interaction with the user.

[pt] Este trabalho apresenta um novo sistema de renderização distribuída destinado ao uso em agrupamentos de PCs. É feita uma extensão à linha de produção gráfica convencional para uma linha de produção gráfica distribuída, que pelo uso de múltiplas linhas de execução permite paralelizar as operações feitas na CPU, na GPU e na rede que interliga os PCs do agrupamento. Este sistema serviu de base para a implementação e o teste de três arquiteturas para renderização distribuída: uma arquitetura com ordenação no início, uma arquitetura com ordenação no fim para renderização volumétrica e uma arquitetura híbrida que tenta combinar as vantagens da ordenação no início e da ordenação no fim. É apresentado um novo algoritmo de balanceamento de carga baseado nos tempos de renderização do quadro anterior. O algoritmo é de implementação muito simples e funciona bem tanto em aplicações com gargalo na geometria quanto em aplicações com gargalo na rasterização. Este trabalho também propõe uma estratégia de distribuição de trabalho entre os computadores de renderização do agrupamento que usa eficientemente os recursos gráficos disponíveis, melhorando assim o desempenho da renderização. Um novo algoritmo de partição paralela do modelo entre os computadores do agrupamento é proposto para a arquitetura híbrida. / [en] This work presents a new distributed rendering system destined for PC clusters. The conventional graphics pipeline is extended to a distributed pipeline that parallelizes the operations done on the CPU, the GPU and the network by using multiple threads. This system was the base for the implementation of three distributed rendering architectures: a sort-first architecture, a sort-last architecture for volume rendering, and a hybrid architecture that seeks to combine the advantages of both sort-first and sortlast architectures. A new load-balancing algorithm based on the rendering times of the previous frame is proposed. The algorithm is very simple to be implemented and works well for both geometry- and rasterization-bound models. A new strategy to assign tiles to rendering nodes is proposed which effectively uses the available graphics resources, thus improving rendering performance. A new parallel model partition algorithm is proposed for the hybrid architecture.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-08T18:10:26Z No. of bitstreams: 1 Thesis-Marizasref.pdf: 1838629 bytes, checksum: 81244e774352de8e5f009f3192c6d25e (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-08T18:10:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Thesis-Marizasref.pdf: 1838629 bytes, checksum: 81244e774352de8e5f009f3192c6d25e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-08T18:10:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thesis-Marizasref.pdf: 1838629 bytes, checksum: 81244e774352de8e5f009f3192c6d25e (MD5) Previous issue date: 2015-05-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / High Performance Distributed Computing is essential to improve scientific progress in many areas of science and to efficiently deploy a number of complex scientific applications. These applications have different characteristics that require distinct computational resources too. However, it is very difficult for many research groups to evaluate these HPDC infrastructures and arrive at the best configuration to run their scientific applications. Usually, optimal configurations are searched by executing one of the existing benchmark suites, widely used for performance evaluation. Benchmarks are good for comparisons between computational architectures, but they are not the best approach for evaluating if an architecture is adequate for a set of scientific applications. In this work we propose a systematic methodology for performance evaluation. The focus of our methodology begins on scientific application characteristics, and then considers how these characteristics interact with the problem size, with the programming language and finally with a specific computational architecture. The computational experiments and a case study developed highlight this model of evaluation and indicate that optimal performance can be found when we evaluate a combination of application class, program language, problem size and architecture model. / A Computação Massivamente Paralela e Distribuída é fundamental para alavancar o progresso científico em inúmeras áreas da ciência. Porém, cada domínio de investigação tem aplicações com diferentes requisitos computacionais, os quais dependem da definição adequada desses sistemas de alto desempenho para se obter a eficácia e eficiência na resolução dos seus problemas. Assim, o pesquisador se depara com decisões complexas sobre a escolha da melhor infraestrutura para a execução do seu conjunto de aplicações científicas. Além disso, os métodos tradicionais de avaliação de desempenho por meio da execução de benchmarks possuem inúmeras limitações. Com o objetivo de superar essas dificuldades e limitações é que este trabalho apresenta uma metodologia que orienta pesquisadores e técnicos na aquisição e manutenção de equipamentos de computação de alto desempenho, voltados aos requisitos das suas aplicações. Foram investigados os comportamentos e requisitos computacionais exigidos para diferentes aplicações e sua combinação com arquiteturas, modelos de programação, tamanhos de problema e as relações com o desempenho. O conhecimento obtido viabilizou o desenvolvimento da metodologia, que foi avaliada por meio de um estudo de caso, no qual suas contribuições foram mensuradas.

[pt] Com a evolução da Internet e o crescente sucesso de ambientes Web como plataformas genéricas de aplicação, expandiram-se as necessidades de integração e coordenação de componentes de software heterogêneos e autônomos. Os requisitos específicos deste contexto impulsionaram uma nova leva de trabalhos sobre mecanismos de coordenação, dentre os quais o espaço de tuplas reativo. Neste trabalho apresentamos LuaTS, um espaço de tuplas reativo com uma dinâmica de execução orientada a eventos e com suporte apenas a chamadas assíncronas. Desenvolvido em Lua, o sistema incorpora funcionalidades diferenciadas que permitem ao programador expandir a sua semântica básica e flexibilizam o processo de busca e recuperação de tuplas. Descrevemos a implementação de LuaTS e exploramos suas particularidades através de alguns exemplos, incluindo problemas clássicos de programação concorrente e distribuída. Conforme ilustramos, os benefícios do desacoplamento proporcionado pelo modelo de espaço de tuplas, aliados à dinâmica de programação orientada a eventos, simplificam a sincronização inter-processos e geram um fluxo de execução mais claro, reduzindo em muitos casos o esforço associado ao desenvolvimento de aplicações distribuídas. / [en] The widespread use of the Internet along with the rapid growth and acceptance of the Web as a general application platform impose new requirements associated with the integration and coordination of autonomous and heterogeneous software components. The specific needs of this context led to the development of new coordination mechanisms, among which the reactive tuple space. In this work we present LuaTS, a reactive, event oriented tuple space that supports only asynchronous calls. The system, developed in Lua, provides functionalities that allow programmers to extend its basic semantics and also support a more flexible tuple search and retrieval process. We describe the implementation of LuaTS and explore its features through different examples that include classic concurrent and distributed programming problems. We show that the uncoupling provided by the tuple space model, together with an event oriented programming dynamics,simplify inter- process synchronization and yield a clear execution stream, improving, in many cases, the development process of distributed applications.

O presente trabalho apresenta a utilização do modelo CIM – Common Information Model com uma abordagem ODP – Open and Distributed Processing na definição de uma arquitetura distribuída. A modelagem ODP-CIM efetuada busca validar formalmente a escolha da WBEM – Web Based Enterprise Management como arquitetura distribuída responsável pela interoperabilidade entre sistemas heterogêneos de uma empresa de energia elétrica. O contexto WBEM adicionalmente inclui a modelagem CIM das informações, de modo que o ambiente resultante pode ser visto como uma coleção distribuída de sistemas inter-relacionados. De modo a se verificar a adequação da WBEM como provedora de interoperabilidade e distribuição, será implementado um protótipo; o SISDEC - Sistema Distribuído de Estudo de Carga, responsável pela previsão, através de técnicas de inteligência artificial, da carga nodal de curto prazo do sistema elétrico de potência. A implementação dos modelos resultantes é apresentada assim como os resultados dos testes. Enfocando a disponibilidade aos vários domínios de gestão, das informações modeladas, validando a eficácia da modelagem e a adequação da arquitetura distribuída proposta. Não se visa aqui a apresentação ou definição de métricas específicas, sendo os resultados apresentados do tipo qualitativo. O SISDEC se insere em uma arquitetura de informação corporativa e utilizará um middleware, originário de um projeto de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento), como acesso à massa de dados históricos da carga nodal do sistema elétrico de potência, obtidos a partir de um sistema SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition. O acesso corporativo às informações processadas pelo SISDEC é efetuado através da intranet da empresa. / The work presents the use of model CIM - Common Information Model with a boarding ODP - Open and distributed Processing in the definition of a distributed architecture. Effected modeling ODP-CIM search to validate formally the choice of the WBEM - Web Based Enterprise Management as architecture distributed responsible for the interoperation between heterogeneous systems in a company of electric energy. The contest of WBEM additionally includes modeling CIM of the information, in way that the resultant environment can be seen as a distributed collection of interrelated systems. In order to verify the adequacy of the WBEM as supplier of the interoperation and distribution, an archetype will be implemented; the SISDEC - Distributed System of Load Study, responsible for the forecast through techniques of artificial intelligence, of the nodal load of short term of the electrical system of power. The implementation of the resultant models is presented, as well as the results of the tests focusing the availability to the some management dominion, of the shaped information, validating the effectiveness of the modeling and the adequacy of the proposed distributed architecture. The metric presentation or definition specific is not aimed here, as the presented results qualitative type. The SISDEC inserts in an architecture of corporative information and it will use one middleware, originated of a R&D project (Research and Development), as access to a mass of nodal load historical data of the electrical system of power, gotten from a system SCADA - Supervisory Control and Date Acquisition. The corporative access to processed information from SISDEC is effected through the Intranet of the company.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-02-09T13:06:10Z No. of bitstreams: 1 Marcelo Jose Santos da Silva.pdf: 1183645 bytes, checksum: 43ca9448ec3d71c0c05c86546f67ba46 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T13:06:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcelo Jose Santos da Silva.pdf: 1183645 bytes, checksum: 43ca9448ec3d71c0c05c86546f67ba46 (MD5) Previous issue date: 2015-05-28 / One of the most relevant topics in computing today is the Service Oriented Computing. This paradigm involves, in general, the use of Web services for the implementation of business capabilities. Service oriented systems, promote the reuse and interoperability insofar as they are developed using widely diffused and accepted standards (mainly based on the HTTP protocol). In this context, two protocols have been used for the invocation of Web services: SOAP and REST. This paper proposes an approach, consisting of a methodology and a model to evaluate the performance of Web services. The methodology aims to detail the activities necessary for the achievement of a performance evaluation study specifically focused on services, while the model is intended to represent with an acceptable level of similarity, the actual system. Additionally, it was also proposed a case study comparing the measurement and simulation of results. In particular, considering that the two most important communication protocols, SOAP and REST have been proposed in recent years to support design for implementing Web services, the case study focuses on a comparative test of these protocols, in order to evaluate performance issues in real-world scenarios. In the measurement phase, an environment was created with two kinds of Web services installed on a server. But the simulation model was created based on the assessed scenario in the measurement phase. In all tests performed in this work show that the SOAP achieved a lower result compared to performance compared to REST in the study developed. / Um dos temas mais relevantes na área de computação, atualmente, é a Computação Orientada a Serviços. Este paradigma envolve, em geral, a utilização de serviços Web para a implementação das funcionalidades do negócio. Sistemas orientados a serviço, promovem o reuso e a interoperabilidade, na medida em que são desenvolvidos, usando padrões amplamente difundidos e aceitos (baseados principalmente no protocolo HTTP). Neste contexto, dois protocolos vêm sendo usados para a invocação de serviços Web: SOAP e REST. Este trabalho propõe uma abordagem, que consiste em uma metodologia e um modelo, para avaliar o desempenho de serviços Web. A metodologia visa detalhar as atividades necessárias para a realização de um estudo de avaliação de desempenho especificamente focado em serviços, enquanto o modelo visa representar, com um nível aceitável de semelhança, o sistema real.Adicionalmente, também foi proposto um estudo de caso comparando a medição e a simulação dos resultados obtidos. Em especial, considerando que os dois protocolos de comunicação mais relevantes, SOAP e REST, foram propostos nos últimos anos para apoiar a execução de projeto paraserviços Web, o estudo de caso centra-se em um teste comparativo destes protocolos, a fim de avaliar os aspectos de desempenho em cenários do mundo real. Na fase de medição, foi criado um ambiente com os dois tipos de serviços Web instalados em um servidor. Já o modelo de simulação foi criado com base no cenário avaliado na fase de medição. Em todos os testes realizados neste trabalho, apontam que o SOAP obteve um resultado inferior em relação a desempenho em comparação com o REST no estudo desenvolvido.

O presente trabalho apresenta a utilização do modelo CIM – Common Information Model com uma abordagem ODP – Open and Distributed Processing na definição de uma arquitetura distribuída. A modelagem ODP-CIM efetuada busca validar formalmente a escolha da WBEM – Web Based Enterprise Management como arquitetura distribuída responsável pela interoperabilidade entre sistemas heterogêneos de uma empresa de energia elétrica. O contexto WBEM adicionalmente inclui a modelagem CIM das informações, de modo que o ambiente resultante pode ser visto como uma coleção distribuída de sistemas inter-relacionados. De modo a se verificar a adequação da WBEM como provedora de interoperabilidade e distribuição, será implementado um protótipo; o SISDEC - Sistema Distribuído de Estudo de Carga, responsável pela previsão, através de técnicas de inteligência artificial, da carga nodal de curto prazo do sistema elétrico de potência. A implementação dos modelos resultantes é apresentada assim como os resultados dos testes. Enfocando a disponibilidade aos vários domínios de gestão, das informações modeladas, validando a eficácia da modelagem e a adequação da arquitetura distribuída proposta. Não se visa aqui a apresentação ou definição de métricas específicas, sendo os resultados apresentados do tipo qualitativo. O SISDEC se insere em uma arquitetura de informação corporativa e utilizará um middleware, originário de um projeto de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento), como acesso à massa de dados históricos da carga nodal do sistema elétrico de potência, obtidos a partir de um sistema SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition. O acesso corporativo às informações processadas pelo SISDEC é efetuado através da intranet da empresa. / The work presents the use of model CIM - Common Information Model with a boarding ODP - Open and distributed Processing in the definition of a distributed architecture. Effected modeling ODP-CIM search to validate formally the choice of the WBEM - Web Based Enterprise Management as architecture distributed responsible for the interoperation between heterogeneous systems in a company of electric energy. The contest of WBEM additionally includes modeling CIM of the information, in way that the resultant environment can be seen as a distributed collection of interrelated systems. In order to verify the adequacy of the WBEM as supplier of the interoperation and distribution, an archetype will be implemented; the SISDEC - Distributed System of Load Study, responsible for the forecast through techniques of artificial intelligence, of the nodal load of short term of the electrical system of power. The implementation of the resultant models is presented, as well as the results of the tests focusing the availability to the some management dominion, of the shaped information, validating the effectiveness of the modeling and the adequacy of the proposed distributed architecture. The metric presentation or definition specific is not aimed here, as the presented results qualitative type. The SISDEC inserts in an architecture of corporative information and it will use one middleware, originated of a R&D project (Research and Development), as access to a mass of nodal load historical data of the electrical system of power, gotten from a system SCADA - Supervisory Control and Date Acquisition. The corporative access to processed information from SISDEC is effected through the Intranet of the company.

Les systèmes distribués, tels que les grilles, sont utilisés aujourd’hui pour l’exécution des grandes applications parallèles. Quelques caractéristiques de ces systèmes sont l’interconnexion complexe de ressources qui pourraient être présent et de la facile passage à l’échelle. La complexité d’interconnexion vient, par exemple, d’un nombre plus grand de directives de routage pour la communication entre les processus et une latence variable dans le temps. La passage à l’échelle signifie que des ressources peuvent être ajoutées indéfiniment simplement en les reliant à l’infrastructure existante. Ces caractéristiques influencent directement la façon dont la performance des applications parallèles doit être analysée. Les techniques de visualisation traditionnelles pour cette analyse sont généralement basées sur des diagrammes de Gantt que disposent la liste des composants de l’application verticalement et metent la ligne du temps sur l’axe horizontal. Ces représentations visuelles ne sont généralement pas adaptés à l’analyse des applications exécutées en parallèle dans les grilles. La première raison est qu’elles n’ont pas été conçues pour offrir aux développeurs une analyse qui montre aussi la topologie du réseau des ressources. La deuxième raison est que les techniques de visualisation traditionnels ne s’adaptent pas bien quand des milliers d’entités doivent être analysés ensemble. Cette thèse tente de résoudre les problèmes des techniques traditionnelles dans la visualisation des applications parallèles. L’idée principale est d’exploiter le domaine de la visualisation de l’information et essayer d’appliquer ses concepts dans le cadre de l’analyse des programmes parallèles. Portant de cette idée, la thèse propose deux modèles de visualisation : les trois dimensions et le modèle d’agrégation visuelle. Le premier peut être utilisé pour analyser les programmes parallèles en tenant compte de la topologie du réseau. L’affichage lui-même se compose de trois dimensions, où deux sont utilisés pour indiquer la topologie et la troisième est utilisée pour représenter le temps. Le second modèle peut être utilisé pour analyser des applications parallèles comportant un très grand nombre de processsus. Ce deuxième modèle exploite une organisation hiérarchique des données utilisée par une technique appelée Treemap pour représenter visuellement la hiérarchie. Les implications de cette thèse sont directement liées à l’analyse et la compréhension des applications parallèles exécutés dans les systèmes distribués. Elle améliore la compréhension des modes de communication entre les processus et améliore la possibilité d’assortir les motifs avec cette topologie de réseau réel sur des grilles. Bien que nous utilisons abondamment l’exemple de la topologie du réseau, l’approche pourrait être adapté, avec presque pas de changements, à l’interconnexion fourni par un middleware d’une interconnexion logique. Avec la technique d’agrégation, les développeurs sont en mesure de rechercher des patterns et d’observer le comportement des applications à grande échelle. / Sistemas distribuídos tais como grids são usados hoje para a execução de aplicações paralelas com um grande número de processos. Algumas características desses sistemas são a presença de uma complexa rede de interconexão e a escalabilidade de recursos. A complexidade de rede vem, por exemplo, de largura de banda e latências variáveis ao longo do tempo. Escalabilidade é a característica pela qual novos recursos podem ser adicionados em um grid apenas através da conexão em uma infraestrutura pré-existente. Estas características influenciam a forma como o desempenho de aplicações paralelas deve ser analisado. Esquemas tradicionais de visualização de desempenho são usualmente baseados em gráficos Gantt com uma dimensão para listar entidades monitoradas e outra para o tempo. Visualizações como essa não são apropriadas para a análise de aplicações paralelas executadas em grid. A primeira razão para tal é que elas não foram concebidas para oferecer ao desenvolvedor uma análise que mostra a topologia dos recursos e a relação disso com a aplicação. A segunda razão é que técnicas tradicionais não são escaláveis quando milhares de entidades monitoradas devem ser analisadas conjuntamente. Esta tese tenta resolver estes problemas encontrados em técnicas de visualização tradicionais para a análise de aplicações paralelas. A idéia principal consiste em explorar técnicas da área de visualização da informação e aplicá-las no contexto de análise de programas paralelos. Levando em conta isto, esta tese propõe dois modelos de visualização: o de três dimensões e o modelo de agregação visual. O primeiro pode ser utilizado para analisar aplicações levando-se em conta a topologia da rede dos recursos. A visualização em si é composta por três dimensões, onde duas são usadas para mostrar a topologia e a terceira é usada para representar o tempo. O segundo modelo pode ser usado para analisar aplicações paralelas com uma grande quantidade de processos. Ela explora uma organização hierárquica dos dados de monitoramento e uma técnica de visualização chamada Treemap para representar visualmente a hierarquia. Os dois modelos representam uma nova forma de analisar aplicação paralelas visualmente, uma vez que eles foram concebidos para larga-escala e sistemas distribuídos complexos, como grids. As implicações desta tese estão diretamente relacionadas à análise e ao entendimento do comportamento de aplicações paralelas executadas em sistemas distribuídos. Um dos modelos de visualização apresentados aumenta a compreensão dos padrões de comunicação entre processos e oferece a possibilidade de observar tal padrão com a topologia de rede. Embora a topologia de rede seja usada, a abordagem pode ser adaptada sem grandes mudanças para levar em conta interconexões lógicas de bibliotecas de comunicação. Com a técnica de agregação apresentada nesta tese, os desenvolvedores são capazes de observar padrões de aplicações paralelas de larga escala. / Highly distributed systems such as grids are used today for the execution of large-scale parallel applications. Some characteristics of these systems are the complex resource interconnection that might be present and the scalability. The interconnection complexity comes from the different number of hops to provide communication among applications processes and differences in network latencies and bandwidth. The scalability means that the resources can be added indefinitely just by connecting them to the existing infrastructure. These characteristics influence directly the way parallel applications performance must be analyzed. Current traditional visualization schemes to this analysis are usually based on Gantt charts with one dimension to list the monitored entities and the other dimension dedicated to time. These visualizations are generally not suited to parallel applications executed in grids. The first reason is that they were not built to offer to the developer an analysis that also shows the network topology of the resources. The second reason is that traditional visualization techniques do not scale well when thousands of monitored entities must be analyzed together. This thesis tries to overcome the issues encountered on traditional visualization techniques for parallel applications. The main idea behind our efforts is to explore techniques from the information visualization research area and to apply them in the context of parallel applications analysis. Based on this main idea, the thesis proposes two visualization models: the three-dimensional and the visual aggregation model. The former might be used to analyze parallel applications taking into account the network topology of the resources. The visualization itself is composed of three dimensions, where two of them are used to render the topology and the third is used to represent time. The later model can be used to analyze parallel applications composed of several thousands of processes. It uses hierarchical organization of monitoring data and an information visualization technique called Treemap to represent that hierarchy. Both models represent a novel way to visualize the behavior of parallel applications, since they are conceived considering large-scale and complex distributed systems, such as grids. The implications of this thesis are directly related to the analysis and understanding of parallel applications executed in distributed systems. It enhances the comprehension of patterns in communication among processes and improves the possibility of matching this patterns with real network topology of grids. Although we extensively use the network topology example, the approach could be adapted with almost no changes to the interconnection provided by a middleware of a logical interconnection. With the scalable visualization technique, developers are able to look for patterns and observe the behavior of large-scale applications.

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