A Co-Processor Approach for Efficient Java Execution in Embedded Systems

This thesis deals with a hardware accelerated Java virtual machine, named REALJava. The REALJava virtual machine is targeted for resource constrained embedded systems. The goal is to attain increased computational performance with reduced power consumption. While these objectives are often seen as trade-offs, in this context both of them can be attained simultaneously by using dedicated hardware. The target level of the computational performance of the REALJava virtual machine is initially set to be as fast as the currently available full custom ASIC Java processors. As a secondary goal all of the components of the virtual machine are designed so that the resulting system can be scaled to support multiple co-processor cores. The virtual machine is designed using the hardware/software co-design paradigm. The partitioning between the two domains is flexible, allowing customizations to the resulting system, for instance the floating point support can be omitted from the hardware in order to decrease the size of the co-processor core. The communication between the hardware and the software domains is encapsulated into modules. This allows the REALJava virtual machine to be easily integrated into any system, simply by redesigning the communication modules. Besides the virtual machine and the related co-processor architecture, several performance enhancing techniques are presented. These include techniques related to instruction folding, stack handling, method invocation, constant loading and control in time domain. The REALJava virtual machine is prototyped using three different FPGA platforms. The original pipeline structure is modified to suit the FPGA environment. The performance of the resulting Java virtual machine is evaluated against existing Java solutions in the embedded systems field. The results show that the goals are attained, both in terms of computational performance and power consumption. Especially the computational performance is evaluated thoroughly, and the results show that the REALJava is more than twice as fast as the fastest full custom ASIC Java processor. In addition to standard Java virtual machine benchmarks, several new Java applications are designed to both verify the results and broaden the spectrum of the tests.

Analysis and guidelines for implementation of EN 1090-2 Standard to assist execution class assignment of steel structures

Finnish design and consulting companies are delivering robust and cost-efficient steel structures solutions to a large number of manufacturing companies worldwide. Recently introduced EN 1090-2 standard obliges these companies to specify the execution class of steel structures for their customers. This however, requires clarifying, understanding and interpreting the sophisticated procedure of execution class assignment. The objective of this research is to provide a clear explanation and guidance through the process of execution class assignment for a given steel structure and to support the implementation of EN 1090-2 standard in Rejlers Oy, one of Finnish design and consulting companies. This objective is accomplished by creating a guideline for designers that elaborates on the four-step process of the execution class assignment for a steel structure or its part. Steps one to three define the consequence class (projected consequences of structure failure), the service category (hazards associated with the service use exploitation of steel structure) and the production category (manufacturing process peculiarities), based on the ductility class (capacity of structure to withstand deformations) and the behaviour factor (corresponds to structure seismic behaviour). The final step is the execution class assignment taking into account results of previous steps. Main research method is indepth literature review of European standards family for steel structures. Other research approach is a series of interviews of Rejlers Oy representatives and its clients, results of which have been used to evaluate the level of EN 1090-2 awareness. Rejlers Oy will use the developed novel coherent standard implementation guideline to improve its services and to obtain greater customer satisfaction.

Til eder, ährade och älskelige bröder i Christo, warder i thesse dagar ... kungiordt, then tillförende ohörlige execution, som i går här skedde på fyra personer, ..

Nimeke tekstin alusta.

Taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö

Tämä insinöörityö tehtiin ABB Oy, Drivesin Product AC -tulosyksikön tuotekehitysosastolle Helsingissä. Työssä kehitettiin taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. ABB:n taajuusmuuttajien suorituskykytestejä ei ole aikaisemmin automatisoitu. Testit on tehty käsin ja niiden suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn on kulunut paljon aikaa. Automaattisella testauksella pyrittiin testien suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn kuluvan ajan huomattavaan pienentymiseen. Työssä ei ollut tarkoituksena tehdä suorituskykytestejä vaan kehittää automaattinen testausympäristö eli suorituskykytestipenkki, jossa suorituskykytestit on mahdollista suorittaa. Työssä keskityttiin taajuusmuuttajan nopeus- ja momenttisäätäjien suorituskykyyn. Työ toteutettiin suunnittelu- ja ohjelmointityönä. Testausympäristön laitteisto perustuu ABB:n tuotekehityslaboratorioiden olemassaoleviin testipaikkoihin. Testausympäristössä käytetään taajuusmuuttajien lisäksi pääasiassa kolmivaiheisia oikosulkumoottoreita. Lisäksi laitteistoon kuuluu ACS800-sarjan taajuusmuuttaja kuormakäyttönä, momenttianturi ja takometri eli kierrosnopeusmittari. Ohjelmointi tehtiin National Instrumentsin LabVIEW-ohjelmointiympäristön versiolla 8.0. Testausympäristön käyttöliittymänä toimii saman yrityksen TestStand-testausohjelmiston versio 3.5. Testattavien taajuusmuuttajien ohjausta ja momenttianturin lukemista varten ohjelmoitiin virtuaali-instrumentteja. Virtuaali-instrumentteja kutsutaan TestStand-testisekvensseistä. Testisekvenssit luodaan TestStandin sekvenssieditorilla ja suoritetaan sekvenssieditorissa tai operaattorin käyttöliittymässä. Työn tuloksena syntyi taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. Testausympäristöä voidaan hyödyntää sekä nykyisen että seuraavan sukupolven taajuusmuuttajien testauksessa. Sillä on mahdollista suorittaa yleisimmät taajuusmuuttajien suorituskykytestit, kuten nopeus- ja momenttisäätöjen staattinen ja dynaaminen tarkkuus, hyvin kattavasti. Testit voidaan automaattisesti suorittaa koko testikäytön sallimalla pyörimisnopeus- ja kuormitusalueella. Näytteenottotaajuus voi olla enintään 1 kHz luettaessa pyörimisnopeutta ACS800-sarjan taajuusmuuttajan kautta ja momenttianturia samanaikaisesti. Virtuaali-instrumenteista koostuvia testisekvenssejä voidaan vapaasti muokata ja kehittää testejä edelleen tai luoda kokonaan uusia testejä. Testausympäristö perustuu teollisuudessa yleisesti käytettyihin ohjelmistoihin ja tarjoaa hyvät mahdollisuudet jatkokehitykselle.

Implementation of an Integrated Activity-Based Costing in a Holistic Database Management System and its Implications for Operations Management

Diplomityössä on tutkittu reaaliaikaisen toimintolaskennan toteuttamista suomalaisen lasersiruja valmistavan PK-yrityksen tietojärjestelmään. Lisäksi on tarkasteltu toimintolaskennan vaikutuksia operatiiviseen toimintaan sekä toimintojen johtamiseen. Työn kirjallisuusosassa on käsitelty kirjallisuuslähteiden perusteella toimintolaskennan teorioita, laskentamenetelmiä sekä teknisessä toteutuksessa käytettyjä teknologioita. Työn toteutusosassa suunniteltiin ja toteutettiin WWW-pohjainen toimintolaskentajärjestelmä case-yrityksen kustannuslaskennan sekä taloushallinnon avuksi. Työkalu integroitiin osaksi yrityksen toiminnanohjaus- sekä valmistuksenohjausjärjestelmää. Perinteisiin toimintolaskentamallien tiedonkeruujärjestelmiin verrattuna case-yrityksessä syötteet toimintolaskentajärjestelmälle tulevat reaaliaikaisesti osana suurempaa tietojärjestelmäintegraatiota.Diplomityö pyrkii luomaan suhteen toimintolaskennan vaatimusten ja tietokantajärjestelmien välille. Toimintolaskentajärjestelmää yritys voi hyödyntää esimerkiksi tuotteiden hinnoittelussa ja kustannuslaskennassa näkemällä tuotteisiin liittyviä kustannuksia eri näkökulmista. Päätelmiä voidaan tehdä tarkkaan kustannusinformaatioon perustuen sekä määrittää järjestelmän tuottaman datan perusteella, onko tietyn projektin, asiakkuuden tai tuotteen kehittäminen taloudellisesti kannattavaa.

Composing Web Services

Web-palvelut muodostavat keskeisen osan semanttista web:iä. Ne mahdollistavat nykyaikaisen ja tehokkaan välineistön hajautettuun laskentaan ja luovat perustan palveluperustaisille arkkitehtuureille. Verkottunut automatisoitu liiketoiminta edellyttää jatkuvaa aktiivisuutta kaikilta osapuolilta. Lisäksi sitä tukevan järjestelmäntulee olla joustava ja sen tulee tukea monipuolista toiminnallisuutta. Nämä tavoitteet voidaan saavuttamaan yhdistämällä web-palveluita. Yhdistämisprosessi muodostuu joukosta tehtäviä kuten esim. palveluiden mallintaminen, palveluiden koostaminen, palveluiden suorittaminen ja tarkistaminen. Työssä on toteutettu yksinkertainen liiketoimintaprosessi. Toteutuksen osalta tarkasteltiin vaihtoehtoisia standardeja ja toteutustekniikoita. Myös suorituksen optimointiin liittyvät näkökulmat pyrittiin ottamaan huomioon.

Paperitehtaan kunnossapitoprosessien gap -analyysi

Tässä diplomityössä käsitellään paperitehtaan kunnossapitoprosessien hallintaa ja niiden uudistamista yrityksen strategisista lähtökohdista. Diplomityön tavoitteena on etsiä merkittävimmät poikkeamat toimintojen nykytilan ja strategiassa määritellyn tavoitetilan välillä, ja tämän perusteella esittää kehitysehdotuksia toimintojen parantamiseksi. Tutkimuksen kirjallisessa osassa tutkimusongelmaa käsitellään prosessien kuvaamisen, ydinprosessien määrittelemisen ja toimintamallimuutoksen käyttöönoton näkökulmasta. Lisäksi kirjallisissa lähteissä hyödynnetään kunnossapidon johtamisen ajatuksia. Diplomityön empiirisessä osassa toteutetaan haastattelututkimus kohdeyrityksen kunnossapito-organisaatiossa sekä benchmark -tyyppinen haastattelu ulkopuolisessa yrityksessä. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että kunnossapitotoimintojen toteuttaminen on hajanaista niin yrityksen strategiaan kuin osastojen väliseen toimintaan suhteutettuna. Näiden tulosten perusteella suositellaan johdolle aktiivisempaa otetta toimintamallimuutoksen loppuunsaattamiseen.

Test automation in Basic Acceptance Testing of S60 platform

Perushyväksymistestaus on oleellinen osa S60 alustan julkaisukandidaatin maturiteetin seurannassa. Perushyväksymistestausta tehdään myös ohjelmiston julkistamiskelpoisuuden varmistamiseksi. Testaustulokset halutaan aina mahdollisimman nopeasti. Lisäksi testaustiimin työmäärä on hiljalleen kasvanut, koska projekteja onenemmän ja korjauksia sisältäviä ja räätälöityjä settejä testataan enemmän. Tässä diplomityössä tutkitaan lyhentäisikö testisetin osan automatisointi testien ajoaikaa ja helpottaisiko se testaajien työtaakkaa. Tarkastelu toteutetaan automatisoimalla osa testisetistä ja kokemuksia esitellään tässä lopputyössä.

Performance analysis of software run-time behaviour using 3D-visualisation

Monimutkaisen tietokonejärjestelmän suorituskykyoptimointi edellyttää järjestelmän ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämistä. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden kasvun myötä suorituskykyoptimointi tulee yhä tärkeämmäksi osaksi tuotekehitysprosessia. Tehokkaampien prosessorien käytön myötä myös energiankulutus ja lämmöntuotto ovat nousseet yhä suuremmiksi ongelmiksi, erityisesti pienissä, kannettavissa laitteissa. Lämpö- ja energiaongelmien rajoittamiseksi on kehitetty suorituskyvyn skaalausmenetelmiä, jotka edelleen lisäävät järjestelmän kompleksisuutta ja suorituskykyoptimoinnin tarvetta. Tässä työssä kehitettiin visualisointi- ja analysointityökalu ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämisen helpottamiseksi. Lisäksi kehitettiin suorituskyvyn mitta, joka mahdollistaa erilaisten skaalausmenetelmien vertailun ja arvioimisen suoritusympäristöstä riippumatta, perustuen joko suoritustallenteen tai teoreettiseen analyysiin. Työkalu esittää ajonaikaisesti kerätyn tallenteen helposti ymmärrettävällä tavalla. Se näyttää mm. prosessit, prosessorikuorman, skaalausmenetelmien toiminnan sekä energiankulutuksen kolmiulotteista grafiikkaa käyttäen. Työkalu tuottaa myös käyttäjän valitsemasta osasta suorituskuvaa numeerista tietoa, joka sisältää useita oleellisia suorituskykyarvoja ja tilastotietoa. Työkalun sovellettavuutta tarkasteltiin todellisesta laitteesta saatua suoritustallennetta sekä suorituskyvyn skaalauksen simulointia analysoimalla. Skaalausmekanismin parametrien vaikutus simuloidun laitteen suorituskykyyn analysoitiin.

Monitoring System Resources During Automated Testing in Symbian Operating System

Tässä diplomityössä esitellään ohjelmistotestauksen ja verifioinnin yleisiä periaatteita sekä käsitellään tarkemmin älypuhelinohjelmistojen verifiointia. Työssä esitellään myös älypuhelimissa käytettävä Symbian-käyttöjärjestelmä. Työn käytännön osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin Symbian-käyttöjärjestelmässä toimiva palvelin, joka tarkkailee ja tallentaa järjestelmäresurssien käyttöä. Verifiointi on tärkeä ja kuluja aiheuttava tehtävä älypuhelinohjelmistojen kehityssyklissä. Kuluja voidaan vähentää automatisoimalla osa verifiointiprosessista. Toteutettu palvelin automatisoijärjestelmäresurssien tarkkailun tallentamalla tietoja niistä tiedostoon testien ajon aikana. Kun testit ajetaan uudestaan, uusia tuloksia vertaillaan lähdetallenteeseen. Jos tulokset eivät ole käyttäjän asettamien virherajojen sisällä, siitä ilmoitetaan käyttäjälle. Virherajojen ja lähdetallenteen määrittäminen saattaa osoittautua vaikeaksi. Kuitenkin, jos ne määritetään sopivasti, palvelin tuottaa hyödyllistä tietoa poikkeamista järjestelmäresurssien kulutuksessa testaajille.

Tuotekustannus- ja kannattavuustiedon hallinta kartonkitehtaalla

Työssä keskitytään tuotekustannus- ja kannattavuustiedon hallintaan kartonkitehtaalla. Aiemmassa kohdeympäristöön tehdyssä lopputyössä osoitettiin selkeä tarve uudelle laskentajärjestelmälle. Uuden tehdasjärjestelmän myötä uuden laskentajärjestelmän hankkiminen tuli ajankohtaiseksi, joten työssä tutkitaan muun muassa tarkennetunlaskentajärjestelmän ominaisuuksia ja paperiteollisuuden sille asettamia vaatimuksia. Työssä tutkitaan myös määriteltyjen käyttäjäryhmien tuotekustannus- ja kannattavuustietotarpeita. Tarpeita peilataan reaaliaikaiseen kustannuslaskentajärjestelmän ja tarkennetun paperiteollisuuteen suunnitellun taloudellisenohjausjärjestelmän ominaisuuksiin. Lisäksi työssä käydään yleisellä tasolla kohdeympäristön tuotekustannuslaskentaa läpi ja tarkastellaan kriittisesti sen sekänykyisten laskentajärjestelmien toimivuutta nykyisessä toimintaympäristössä teorian pohjalta sekä case-esimerkkien avulla. Työn tuloksena voidaan sanoa, että laskentajärjestelmien ja -menetelmien kehittäminen on välttämätöntä kohdeympäristössä, sillä tämän hetkiset laskentajärjestelmät ja -menetelmät ovat riittämättömiä nykyisessä toimintoympäristössä. Lisäksi nykyisen tuotekustannus- jakannattavuustiedon hallinta tuotetasolla on liian epätarkka. Työssä käsitellyt laskentajärjestelmät tyydyttäisivät yhdessä käyttäjäryhmien tietotarpeet ja lisäksi vastaisivat paperiteollisuuden erityistarpeita laskentajärjestelmien osalta.

3G SGSN Toiminnallisuustestauksen Automatisointi

3G SGSN (3rd Generation Serving GPRS Support Node) onUMTS (Universal Mobile Telecommunications System) pakettiverkon verkkoelementti, joka toimii linkkinä ulkoisen verkon(kuten Internet) ja radioverkon välillä. 3G SGSN ylläpitää tilaajan tietoja ja paikannustietoja päätelaitteen liikkuessa verkon sisällä ja välittää myös dataa ulkoisen verkon ja mobiilipäätelaitteen välillä. Tämän diplomityön aiheena on 3G SGSN toiminnallisuus-testauksen automatisointi. Työssä kehitetään 3G SGSN toiminnallisuustestaukseen soveltuva testauksen automatisointijärjestelmä Linux-ympäristössä AuTS (Automated Test Sequences)-automatisointityökalulla. Kehitystyöhön kuuluu järjestelmän suunnittelu ja toteutus. Toteutettu automatisointijärjestelmä suorittaa 3G SGSN toiminnallisuustestauksen istunnon- ja liikkuvuudenhallinnan testitapauksia.Suoritettujen testitapausten tuloksista luodaan HTML (Hypertext Markup Language)-raportti, joka sisältää tiedot ja analyysit suoritetuista testitapauksista sekä linkit testitapausten lokitietoihin. Hyvä automatisointi vaatii suunnittelua, jossa huomioidaan käytettävyys ja ylläpidettävyys. Näihin ominaisuuksiin on toteutuksessa kiinnitetty erityistä huomiota. Lopputuloksena saatiin toimiva automatisointijärjestelmä, joka osoittaa automatisoinnin tuovan huomattavia etuja toiminnallisuustestauksen tehokkuuteen. Työssä käsitelläänmyös ohjelmistotestausta sekä testauksen automatisointia ja niiden periaatteita.

Integrating testcase generator into Eclipse environment

Tämädiplomityö tutkii kuinka Eclipse -ympäristöä voidaan käyttää testitapausten generoinnissa. Eräs diplomityön pääaiheista on tutkia voidaanko olemassa olevilla Eclipsen komponenteilla parantaa symboolitietoutta, jotta testitapausten generointiin saataisiin lisää tietoa. Aluksi diplomityö antaa lyhyen katsauksen ohjelmistojentestaukseen, jotta lukija ymmärtää mitä ohjelmistotekniikan osa-aluetta diplomityö käsittelee. Tämän jälkeen kerrotaan lisää tietoa itse testitapausten generointiprosessista. Kun perusteet on käsitelty, tutustetaan lukija Eclipse -ympäristöön, mikä se on, mistä se koostuu ja mitä sillä voidaan tehdä. Tarkempaa tietoa kerrotaan Eclipsen komponenteista joita voidaan käyttää apuna testitapausten generoinnissa. Integrointi esimerkkinä diplomityössä esitellään valmiin testitapausgeneraattorin integrointi Eclipse -ympäristöön. Lopuksi Eclipse -pohjaista ratkaisua verrataan symboolitietouden sekä ajoajan kannalta aikaisempaan ratkaisuun. Diplomityön tuloksena syntyi prototyyppi jonka avulla todistettiin, että Eclipse - ympäristöön on mahdollista integroida testitapausgeneraattori ja että se voi lisätä symboolitietoutta. Tämätietouden lisäys kuitenkin lisäsi myös tarvittavaa ajoaikaa, joissakintapauksissa jopa merkittävästi. Samalla todettiin, että tällä hetkellä on menossa projekteja joiden tarkoituksena on parantaa käytettyjen Eclipse komponenttien suorituskykyä ja että tämä voi parantaa tuloksia tulevaisuudessa.

Developing Processes and Learning in a Project-based Firm

Tämän diplomityön tavoitteena on kuvata tiedonkulkua projektiliiketoimintaa harjoittavassa yrityksessä sekä analysoida kuvausta määrittäen mahdolliset kehityskohdat. Työssätuotetut kuvaukset ja kehityskohtien määrittäminen toimivat pohjana yrityksen kehittäessä projektien hallintaansa tulevaisuudessa. Työssä valitaan tietojohtamisen näkökulma sopivaksi lähestymistavaksi yrityksen toiminnananalysointiin. Haastatteluin kerätyn tutkimusmateriaalin perusteella luodaan prosessikuvaukset jotka mallintavat tietovirtoja yrityksen projektien aikana tapahtuvien prosessien välillä. Kuvausta peilataan tietämyksen luomisen sekä projektien tietojohtamisen teoriaan ja määritetään kehityskohteita. Kehityskohteiden määrittämisen lisäksi ehdotetaan mahdollisia toimenpiteitä tiedon ja tietämyksen hallinnan kehittämiseksi. Kokemusten ja opittujen asioiden sekäpalautteen kerääminen projektien aikana sekä niiden jälkeen havaittiin tärkeimmäksi kehityskohdaksi. Näiden keräämisen voidaan todeta vaativan järjestelmällisyyttä jotta projektien onnistumiset sekä niissä saavutetut parannukset voidaan toistaa jatkossa ja virheet sekä epäonnistumiset sitä vastoin välttää.