Formal Power Analysis of Systems-on-Chip

The design methods and languages targeted to modern System-on-Chip designs are facing tremendous pressure of the ever-increasing complexity, power, and speed requirements. To estimate any of these three metrics, there is a trade-off between accuracy and abstraction level of detail in which a system under design is analyzed. The more detailed the description, the more accurate the simulation will be, but, on the other hand, the more time consuming it will be. Moreover, a designer wants to make decisions as early as possible in the design flow to avoid costly design backtracking. To answer the challenges posed upon System-on-chip designs, this thesis introduces a formal, power aware framework, its development methods, and methods to constraint and analyze power consumption of the system under design. This thesis discusses on power analysis of synchronous and asynchronous systems not forgetting the communication aspects of these systems. The presented framework is built upon the Timed Action System formalism, which offer an environment to analyze and constraint the functional and temporal behavior of the system at high abstraction level. Furthermore, due to the complexity of System-on-Chip designs, the possibility to abstract unnecessary implementation details at higher abstraction levels is an essential part of the introduced design framework. With the encapsulation and abstraction techniques incorporated with the procedure based communication allows a designer to use the presented power aware framework in modeling these large scale systems. The introduced techniques also enable one to subdivide the development of communication and computation into own tasks. This property is taken into account in the power analysis part as well. Furthermore, the presented framework is developed in a way that it can be used throughout the design project. In other words, a designer is able to model and analyze systems from an abstract specification down to an implementable specification.

Software Development Process Modeling. Developers Perspective to Contemporary Modeling Techniques

Formal software development processes and well-defined development methodologies are nowadays seen as the definite way to produce high-quality software within time-limits and budgets. The variety of such high-level methodologies is huge ranging from rigorous process frameworks like CMMI and RUP to more lightweight agile methodologies. The need for managing this variety and the fact that practically every software development organization has its own unique set of development processes and methods have created a profession of software process engineers. Different kinds of informal and formal software process modeling languages are essential tools for process engineers. These are used to define processes in a way which allows easy management of processes, for example process dissemination, process tailoring and process enactment. The process modeling languages are usually used as a tool for process engineering where the main focus is on the processes themselves. This dissertation has a different emphasis. The dissertation analyses modern software development process modeling from the software developers’ point of view. The goal of the dissertation is to investigate whether the software process modeling and the software process models aid software developers in their day-to-day work and what are the main mechanisms for this. The focus of the work is on the Software Process Engineering Metamodel (SPEM) framework which is currently one of the most influential process modeling notations in software engineering. The research theme is elaborated through six scientific articles which represent the dissertation research done with process modeling during an approximately five year period. The research follows the classical engineering research discipline where the current situation is analyzed, a potentially better solution is developed and finally its implications are analyzed. The research applies a variety of different research techniques ranging from literature surveys to qualitative studies done amongst software practitioners. The key finding of the dissertation is that software process modeling notations and techniques are usually developed in process engineering terms. As a consequence the connection between the process models and actual development work is loose. In addition, the modeling standards like SPEM are partially incomplete when it comes to pragmatic process modeling needs, like light-weight modeling and combining pre-defined process components. This leads to a situation, where the full potential of process modeling techniques for aiding the daily development activities can not be achieved. Despite these difficulties the dissertation shows that it is possible to use modeling standards like SPEM to aid software developers in their work. The dissertation presents a light-weight modeling technique, which software development teams can use to quickly analyze their work practices in a more objective manner. The dissertation also shows how process modeling can be used to more easily compare different software development situations and to analyze their differences in a systematic way. Models also help to share this knowledge with others. A qualitative study done amongst Finnish software practitioners verifies the conclusions of other studies in the dissertation. Although processes and development methodologies are seen as an essential part of software development, the process modeling techniques are rarely used during the daily development work. However, the potential of these techniques intrigues the practitioners. As a conclusion the dissertation shows that process modeling techniques, most commonly used as tools for process engineers, can also be used as tools for organizing the daily software development work. This work presents theoretical solutions for bringing the process modeling closer to the ground-level software development activities. These theories are proven feasible by presenting several case studies where the modeling techniques are used e.g. to find differences in the work methods of the members of a software team and to share the process knowledge to a wider audience.

A conspectus on estimating function theory and its applicability to recurrent modeling issues in forest biometry

Summary

Modeling Forest Growth with Management Data: A Matrix Approach for the Italian Alps

Summary

Modeling carbon sequestration and timber production in a regional case study

Abstract

Software Process Modeling with Eclipse Process Framework

The software development industry is constantly evolving. The rise of the agile methodologies in the late 1990s, and new development tools and technologies require growing attention for everybody working within this industry. The organizations have, however, had a mixture of various processes and different process languages since a standard software development process language has not been available. A promising process meta-model called Software & Systems Process Engineering Meta- Model (SPEM) 2.0 has been released recently. This is applied by tools such as Eclipse Process Framework Composer, which is designed for implementing and maintaining processes and method content. Its aim is to support a broad variety of project types and development styles. This thesis presents the concepts of software processes, models, traditional and agile approaches, method engineering, and software process improvement. Some of the most well-known methodologies (RUP, OpenUP, OpenMethod, XP and Scrum) are also introduced with a comparison provided between them. The main focus is on the Eclipse Process Framework and SPEM 2.0, their capabilities, usage and modeling. As a proof of concept, I present a case study of modeling OpenMethod with EPF Composer and SPEM 2.0. The results show that the new meta-model and tool have made it possible to easily manage method content, publish versions with customized content, and connect project tools (such as MS Project) with the process content. The software process modeling also acts as a process improvement activity.

Modeling and Simulation ofReal-Time System as a Tool to Improve Capacity Management - Case Fenix

Tämän tutkimustyön kohteena on TietoEnator Oy:n kehittämän Fenix-tietojärjestelmän kapasiteettitarpeen ennustaminen. Työn tavoitteena on tutustua Fenix-järjestelmän eri osa-alueisiin, löytää tapa eritellä ja mallintaa eri osa-alueiden vaikutus järjestelmän kuormitukseen ja selvittää alustavasti mitkä parametrit vaikuttavat kyseisten osa-alueiden luomaan kuormitukseen. Osa tätä työtä on tutkia eri vaihtoehtoja simuloinnille ja selvittää eri vaihtoehtojen soveltuvuus monimutkaisten järjestelmien mallintamiseen. Kerätyn tiedon pohjaltaluodaan järjestelmäntietovaraston kuormitusta kuvaava simulaatiomalli. Hyödyntämällä mallista saatua tietoa ja tuotantojärjestelmästä mitattua tietoa mallia kehitetään vastaamaan yhä lähemmin todellisen järjestelmän toimintaa. Mallista tarkastellaan esimerkiksi simuloitua järjestelmäkuormaa ja jonojen käyttäytymistä. Tuotantojärjestelmästä mitataan eri kuormalähteiden käytösmuutoksia esimerkiksi käyttäjämäärän ja kellonajan suhteessa. Tämän työn tulosten on tarkoitus toimia pohjana myöhemmin tehtävälle jatkotutkimukselle, jossa osa-alueiden parametrisointia tarkennetaan lisää, mallin kykyä kuvata todellista järjestelmää tehostetaanja mallin laajuutta kasvatetaan.

Modeling competencies and capabilities in knowledge intensive business environment

Tämän diplomityön päämääränä oli tutkia Perloksen teknologiaosaamisia. Perloksen tavoitteena on tulevaisuudessa yhdistää ja soveltaa uusia teknologioita ja älykkäitä materiaaleja muovimekaniikkaan.Ideana oli mallintaa Perloksen osaamisia ja osaamisgapeja ottaen huomioon heidän tulevaisuuden visionsa. Projektituotteena osaamisten mallintamisessa oli Perlos Healthcaren asiakkaan analysoiva mittauslaite. Tutkimuksen arvo on huomattava sillä tunnistamalla osaamisensa ja kyvykkyytensä yritys pystyy luomaan paremman tarjooman vastatessaan koko ajan kasvaviin asiakasvaatimuksiin. Tutkimus on osa TEKESin rahoittamaa LIIMA -projektia. Työn ensimmäisessä osassa esitellään osaamiseen ja partneroitumiseen liittyviä teorioita. Osaamisten mallintaminen tehtiin Excel -pohjaisella työkalulla. Se sisältää projektituotteeseen liittyen osaamisriippuvuuksien mallintamisen ja gap -analyysin. Yhtenä tutkimusmetodina käytettiin haastattelututkimusta. Työ ja sen tulokset antavat operatiivista hyötyä teknologioiden ja markkinoiden välisessä kentässä.

Utilization of Knowledge Management in Business Process Modeling and Process Improvements

Tutkimuksen tavoitteena on tutkia telekommunikaatioalalla toimivan kohdeyrityksen ohjelmistojen toimitusprosessia° Tutkimus keskittyy mallintamaan toimitusprosessin, määrittelemään roolit ja vastuualueet, havaitsemaan ongelmakohdat ja ehdottamaan prosessille kehityskohteita. Näitä tavoitteita tarkastellaan teoreettisten prosessimallinnustekniikoiden ja tietojohtamisen SECI-prosessikehyksen läpi. Tärkein tiedonkeruun lähde oli haastatteluihin perustuva tutkimus, johon osallistuvat kaikki kohdeprosessiin kuuluvat yksiköt. Mallinnettu toimitusprosessi antoi kohdeyritykselle paremman käsityksen tarkasteltavasta prosessista ja siinä toimivien yksiköiden rooleistaja vastuualueista. Parannusehdotuksia olivat tiedonjaon kanavoinnin määritteleminen, luottamuksen ja sosiaalisten verkostojen parantaminen, ja tietojohtamisen laajamittainen implementointi.

Modeling of Pressurizer Using APROS and TRACE Thermal Hydraulic Codes

Diplomityön tavoitteena on paineistimen yksityiskohtainen mallintaminen APROS- ja TRACE- termohydrauliikkaohjelmistoja käyttäen. Rakennetut paineistinmallit testattiin vertaamalla laskentatuloksia paineistimen täyttymistä, tyhjentymistä ja ruiskutusta käsittelevistä erilliskokeista saatuun mittausdataan. Tutkimuksen päätavoitteena on APROSin paineistinmallin validoiminen käyttäen vertailuaineistona PACTEL ATWS-koesarjan sopivia paineistinkokeita sekä MIT Pressurizer- ja Neptunus- erilliskokeita. Lisäksi rakennettiin malli Loviisan ydinvoimalaitoksen paineistimesta, jota käytettiin turbiinitrippitransientin simulointiin tarkoituksena selvittää mahdolliset voimalaitoksen ja koelaitteistojen mittakaavaerosta johtuvat vaikutukset APROSin paineistinlaskentaan. Kokeiden simuloinnissa testattiin erilaisia noodituksia ja mallinnusvaihtoehtoja, kuten entalpian ensimmäisen ja toisen kertaluvun diskretisointia, ja APROSin sekä TRACEn antamia tuloksia vertailtiin kattavasti toisiinsa. APROSin paineistinmallin lämmönsiirtokorrelaatioissa havaittiin merkittävä puute ja laskentatuloksiin saatiin huomattava parannus ottamalla käyttöön uusi seinämälauhtumismalli. Työssä tehdyt TRACE-simulaatiot ovat osa United States Nuclear Regulatory Commissionin kansainvälistä CAMP-koodinkehitys-ja validointiohjelmaa.