Designing single event upset mitigation techniques for large SRAM-Based FPGA components

This thesis presents the study and development of fault-tolerant techniques for programmable architectures, the well-known Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), customizable by SRAM. FPGAs are becoming more valuable for space applications because of the high density, high performance, reduced development cost and re-programmability. In particular, SRAM-based FPGAs are very valuable for remote missions because of the possibility of being reprogrammed by the user as many times as necessary in a very short period. SRAM-based FPGA and micro-controllers represent a wide range of components in space applications, and as a result will be the focus of this work, more specifically the Virtex® family from Xilinx and the architecture of the 8051 micro-controller from Intel. The Triple Modular Redundancy (TMR) with voters is a common high-level technique to protect ASICs against single event upset (SEU) and it can also be applied to FPGAs. The TMR technique was first tested in the Virtex® FPGA architecture by using a small design based on counters. Faults were injected in all sensitive parts of the FPGA and a detailed analysis of the effect of a fault in a TMR design synthesized in the Virtex® platform was performed. Results from fault injection and from a radiation ground test facility showed the efficiency of the TMR for the related case study circuit. Although TMR has showed a high reliability, this technique presents some limitations, such as area overhead, three times more input and output pins and, consequently, a significant increase in power dissipation. Aiming to reduce TMR costs and improve reliability, an innovative high-level technique for designing fault-tolerant systems in SRAM-based FPGAs was developed, without modification in the FPGA architecture. This technique combines time and hardware redundancy to reduce overhead and to ensure reliability. It is based on duplication with comparison and concurrent error detection. The new technique proposed in this work was specifically developed for FPGAs to cope with transient faults in the user combinational and sequential logic, while also reducing pin count, area and power dissipation. The methodology was validated by fault injection experiments in an emulation board. The thesis presents comparison results in fault coverage, area and performance between the discussed techniques.

Modelo neuro-evolutivo de coordenação adaptativa em ambientes dinâmicos

Em ambientes dinâmicos e complexos, a política ótima de coordenação não pode ser derivada analiticamente, mas, deve ser aprendida através da interação direta com o ambiente. Geralmente, utiliza-se aprendizado por reforço para prover coordenação em tais ambientes. Atualmente, neuro-evolução é um dos métodos de aprendizado por reforço mais proeminentes. Em vista disto, neste trabalho, é proposto um modelo de coordenação baseado em neuro-evolução. Mais detalhadamente, desenvolveu-se uma extensão do método neuro-evolutivo conhecido como Enforced Subpopulations (ESP). Na extensão desenvolvida, a rede neural que define o comportamento de cada agente é totalmente conectada. Adicionalmente, é permitido que o algoritmo encontre, em tempo de treinamento, a quantidade de neurônios que deve estar presente na camada oculta da rede neural de cada agente. Esta alteração, além de oferecer flexibilidade na definição da topologia da rede de cada agente e diminuir o tempo necessário para treinamento, permite também a constituição de grupos de agentes heterogêneos. Um ambiente de simulação foi desenvolvido e uma série de experimentos realizados com o objetivo de avaliar o modelo proposto e identificar quais os melhores valores para os diversos parâmetros do modelo. O modelo proposto foi aplicado no domínio das tarefas de perseguição-evasão.

Arquitetura e paisagem : uma leitura das pousadas no Pantanal

Este trabalho tem o objetivo de delinear as condições de implantação e adequação dos edifícios a regiões especiais de arquitetura de pousadas, desenvolvidas na região do Pantanal, através de levantamento das condicionantes básicas que precisam ser levadas em conta nesta situação, a fim de fornecer subsídios referenciais para o desenvolvimento de uma arquitetura voltada e adaptada à natureza local.

Arquitetura para um ambiente de grade computacional direcionado às aplicações distribuídas, móveis e conscientes do contexto da computação pervasiva

Neste início de década, observa-se a transformação das áreas de Computação em Grade (Grid Computing) e Computação Móvel (Mobile Computing) de uma conotação de interesse emergente para outra caracterizada por uma demanda real e qualificada de produtos, serviços e pesquisas. Esta tese tem como pressuposto a identificação de que os problemas hoje abordados isoladamente nas pesquisas relativas às computações em grade, consciente do contexto e móvel, estão presentes quando da disponibilização de uma infra-estrutura de software para o cenário da Computação Pervasiva. Neste sentido, como aspecto central da sua contribuição, propõe uma solução integrada para suporte à Computação Pervasiva, implementada na forma de um middleware que visa criar e gerenciar um ambiente pervasivo, bem como promover a execução, sob este ambiente, das aplicações que expressam a semântica siga-me. Estas aplicações são, por natureza, distribuídas, móveis e adaptativas ao contexto em que seu processamento ocorre, estando disponíveis a partir de qualquer lugar, todo o tempo. O middleware proposto, denominado EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications), é adaptativo ao contexto e baseado em serviços, sendo chamado de ISAMpe o ambiente por este disponibilizado. O EXEHDA faz parte dos esforços de pesquisa do Projeto ISAM (Infra-Estrutura de Suporte às Aplicações Móveis Distribuídas), em andamento na UFRGS. Para atender a elevada flutuação na disponibilidade dos recursos, inerente à Computação Pervasiva, o EXEHDA é estruturado em um núcleo mínimo e em serviços carregados sob demanda. Os principais serviços fornecidos estão organizados em subsistemas que gerenciam: (a) a execução distribuída; (b) a comunicação; (c) o reconhecimento do contexto; (d) a adaptação; (e) o acesso pervasivo aos recursos e serviços; (f) a descoberta e (g) o gerenciamento de recursos No EXEHDA, as condições de contexto são pró-ativamente monitoradas e o suporte à execução deve permitir que tanto a aplicação como ele próprio utilizem essas informações na gerência da adaptação de seus aspectos funcionais e não-funcionais. O mecanismo de adaptação proposto para o EXEHDA emprega uma estratégia colaborativa entre aplicação e ambiente de execução, através da qual é facultado ao programador individualizar políticas de adaptação para reger o comportamento de cada um dos componentes que constituem o software da aplicação. Aplicações tanto do domínio da Computação em Grade, quanto da Computação Pervasiva podem ser programadas e executadas sob gerenciamento do middleware proposto.

Arquitetura, poder & opressão : o barroco francês e o caso de Versalhes

Ce considérable travail de recherche s’occupe de faire la relation entre l’Architecture, le Pouvoir et l’Oppression. Pour devenir possible cette tâche, nous avons, d’abord et de façon particulière, discouri largement au sujet de ces concepts, pour arriver, à la fin, de forme étendue, à une étude plus complète, plus objective et plus conclusive. La recherche a été divisée en trois parties, aux abordages distintes, mais complémentaires parmi leurs mêmes. Dans la première, nous avons travaillé sur l’arc de l’évolution de l’Architecture, qui commence avec la Renaissance, continue travers le Maniérisme et polarise em arrivant au Baroque, lequel nous a intéressé , particulièrement, une fois qu’il s’agit d’une expréssion claire du Pouvoir sur les Arts. Dans la deuxième, nous avons defini le concept du mot Pouvoir à travailler, en choisissant le Roi Louis XIV , de France, comme le suprême représentant de l’expréssion. Tout de suíte, nous avons remarqué la Cour du Monarque comme paradigme de l’Oppression. Dans la troisième partie, finalement, nous avons réalisé la resumée de tous ces concepts, en une seule oeuvre: Versailles. Pour en finir, la compreension des études nous a permis identifer la force du symbolisme que la construction du Palais a eu: érigé pour la Gloire et la perpétuation du Pouvoir du Roi-Soleil . Le lieu où il se confond avec la construction et réalise son auto-affirmation ; le centre pour lequel toute la Cour - fréquemment opprimée par la forte vigilance du Monarque – a été déménagée. Louis XIV est le Pouvoir et Versailles est la plâce où le Roi semble lumineux comme le Soleil.

Proposta de conjunto de simulações para análise de desempenho de processadores superescalares e ensino de arquitetura de computadores

O objetivo deste trabalho é a definição de um conjunto de roteiros para o ensino de arquitetura de computadores com enfoque em arquiteturas superescalares. O procedimento é baseado em simulação e verificação da influência dos parâmetros arquiteturais dos processadores, em termos funcionais e de desempenho. É dada ênfase a conceitos como memória cache, predição de desvio, execução fora de ordem, unidades funcionais e etc. Através do estudo e avaliação dos parâmetros que constituem estes conceitos, procurava-se através dos roteiros identificar as configurações com melhor desempenho. Para a implementação destes roteiros é dotado o conjunto de ferramentas de simulação SimpleScalar. Este conjunto, além de estar disponibilizado em código aberto na página oficial das ferramentas, traz como vantagem a possibilidade de alteração do código para fins de pesquisa. Este trabalho e os roteiros que o compõem têm como objetivos auxiliar professores e estimular os alunos através de simulações, como forma didática de testar conceitos vistos em sala de aula. Os roteiros são apresentados com os respectivos resultados de simulação e incrementados com comentários e sugestões de um conjunto de perguntas e respostas para que o trabalho possa ter continuidade necessária, partindo da sala de aula para a simulação, busca de respostas e culminando com um relatório final a ser avaliado.

Agentes improvisacionais como agentes deliberativos

Improvisação tem sido considerada uma característica importante para agentes que pretendem operar de maneira consistente com a situação do momento, exibindo um comportamento credível e interessante. A improvisação deve estar presente tanto nos agentes individuais quanto nas sociedades de agentes. Desta maneira, esta tese irá abordar estes dois aspectos da improvisação. Propomos a visão de que, agentes capazes de realizar improvisação, os agentes improvisacionais, são um tipo de agente deliberativo capaz de solucionar problemas por improvisação. Neste sentido, buscamos identificar dentro de uma arquitetura clássica de agentes deliberativos, a arquitetura BDI (belief-desire-intention), a existência e/ou a possibilidade da inclusão de componentes de improvisação nesta arquitetura. Para resolver problemas complexos, estes agentes precisam estar agrupados em sociedades e estas sociedades, por sua vez, precisam produzir comportamentos coerentes. A coordenação é a área da Inteligência Artificial responsável por este objetivo. Propomos que a coordenação de agentes que improvisam pode ser realizada por meio de um processo de direção improvisacional, no sentido usado no contexto do teatro improvisacional. Ao longo deste documento, iremos mostrar nosso entendimento sobre agentes improvisacionais como agentes deliberativos e coordenação como direção improvisacional. Com isto, defende-se nesta tese que o uso da improvisação em agentes improvisacionais possibilita que os agentes improvisem comportamentos interativos, de maneira coerente, melhorando seu desempenho como solucionadores de problemas, criando e mantendo uma ilusão de vida para os agentes interativos e contribuindo para o aperfeiçoamento dos sistemas multiagentes.

A contribuição de Manoel Itaqui para a arquitetura gaúcha

O desconhecimento, por parte da comunidade em geral, Portoalegrense e Rio Grandense sobre quem foi o Engenheiro-Arquiteto Manoel Itaqui e qual foi a sua contribuição para a arquitetura da Capital Gaúcha, devido à pouca informação existente, é o motivo principal deste trabalho que procura demonstrar sua trajetória, sem ser uma biografia, tomando como ponto de partida o surgimento do sobrenome “Itaqui”, passando por sua formação, até a produção de seus projetos e obras que encontram-se ligados à própria História da Capital e da formação da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A análise de sua arquitetura, feita prédio a prédio, evidencia a sua evolução que inicia, nos primeiros anos do século XX, com o estilo “Art Nouveau” e vai sendo alterada com o passar do tempo até culminar com uma obra de engenharia, seu último projeto, pelo qual é mais conhecido, do Viaduto Otávio Rocha. Busca-se assim, colocar em evidência o elenco de sua produção intelectual para a Capital, em sua suposta totalidade, dar-lhe o devido reconhecimento e torná-lo mais conhecido pela comunidade, não só acadêmica como em geral.

Critérios para avaliação de coordenação multiagente

A utilização da abordagem de agentes, nas mais diversas áreas de aplicações, mostra o interesse nas pesquisas sobre sistemas multiagentes. Este interesse surgiu da necessidade de aplicar novas técnicas e conceitos para a construção de sistemas e para auxiliar no seu desenvolvimento. Neste sentido, os agentes satisfazem às expectativas, não sendo apenas utilizados para a solução de problemas acadêmicos, mas também de sistemas reais. Na ciência da computação, a inteligência artificial distribuída está profundamente relacionada com o problema de coordenação. O objetivo é projetar mecanismos de coordenação para grupos de agentes artificiais. Várias características envolvem a atuação de agentes em um ambiente multiagente, como os mecanismos de cooperação, coordenação, comunicação, organização, entre outros. Este trabalho apresenta um estudo sobre coordenação multiagente, enfatizando a sua avaliação. O objetivo é apresentar uma proposta de avaliação, com um conjunto de critérios definidos para serem aplicados em modelos de coordenação. Inicialmente, é apresentado um estudo sobre coordenação de agentes. A seguir, são abordados vários modelos de coordenação encontrados na literatura da área. A parte principal do trabalho corresponde à definição de critérios para avaliação da coordenação, a serem utilizados em duas etapas: uma análise do problema, com vistas à escolha de um modelo de coordenação a ser empregado em uma determinada aplicação, e uma avaliação a posteriori, baseada nos critérios propostos para avaliar o comportamento de um sistema coordenado após o uso de um modelo de coordenação específico.Para exemplificar a aplicação dos critérios, dois estudos de caso são apresentados e foram utilizados para os experimentos: um referente ao domínio da Robocup, utilizando o Time UFRGS e, outro, referente ao gerenciamento de agendas distribuídas.

Arquitetura, a síntese das artes : um olhar sobre os pontos de contato entre arte e arquitetura na modernidade brasileira

A presente dissertação tem como objeto estudar as relações que foram estabelecidas entre arquitetura e as artes plásticas no período brasileiro do Século XX, compreendido desde a década de 30 com a construção do antigo Ministério da Educação e Saúde, hoje Palácio Gustavo Capanema, até a década de 60, com a fundação da cidade de Brasília em 1961. A dissertação consta de duas partes, complementares entre-si. Na primeira, são realizados ensaios de cunho bibliográfico e abordagens críticas reexaminando questões relativas à introdução da arte e arquitetura modernas no Brasil, visando buscar as conexões existentes entre as obras arquitetônicas das décadas de 30 e 40 e os artistas que se destacaram neste período. É abordado o Ministério da Educação e Saúde como elemento precursor da incorporação de obras de arte na arquitetura moderna brasileira e as obras subsequentes à ele que deram continuidade a essa suposta integração artística. Investiga-se também a obra de Cândido Portinari, e Roberto Burle Marx e suas colaborações nos paradigmas arquitetônicos do período, discutindo a pintura mural e o paisagismo como as principais formas de incorporação do modelo artístico ao objeto arquitetônico. Na segunda parte, são abordados os aspectos que predominavam na arquitetura moderna brasileira a partir da década de 50, dando destaque para o Brutalismo Paulista, que através da obra de Vilanova Artigas passou a figurar como uma tendência expressiva no contexto brasileiro. São investigadas também questões relativas às vanguardas construtivas e sua influência na arquitetura. Por fim, a dissertação avalia o conceito de síntese-integração das artes na escala urbanística e nos edifícios de Brasília.

A arquitetura da escola paulista brutalista 1953-1973

Esta tese parte de uma visão pluralista que organiza um panorama amplo e acurado das principais características arquitetônicas e consolidação, requerendo seu status de relativa autonomia, tanto no seio da arquitetura brasileira, como em face de sua relativa não superposição congruente com a Escola Paulista Brutalista; buscando compreender suas relações com outras tendências da arquitetura brasileira, anteriores e contemporâneas a esse período, bem como as relações ativas e passivas que estabelece com o panorama arquitetônico internacional daquela época. Parte não das generalizações historiográficas disponíveis, freqüentemente antipáticas ao tema, mas do reexame das obras, por meio de um amplo reconhecimento sistemático da arquitetura brasileira paulista das décadas de 1950 até meados dos anos 1970, verificando quais e quantas obras poderiam ser corretamente englobadas no marco da Arquitetura Paulista Brutalista. Esta é aqui entendida como tendência arquitetônica e estética, de peculiar organização formal, espacial, construtiva e plástica, eventualmente um esforço potencial para a formação de um estilo. A grande quantidade de obras encontrada pelo levantamento valida a existência da Arquitetura Paulista Brutalista, exigindo a proposição de uma classificação instrumental criteriosa de maneira a selecionar cerca de uma centena de obras, cuja análise arquitetônica mais acurada foi realizada. Admitiu-se nessa amostragem uma ampla variedade de aproximações que constata e reafirma um certo grau de pluralidade interna à tendência. O objetivo da tese é ajudar a compor, com a adição de um importante fragmento, pouco estudado e reconhecido de maneira ampla na historiografia arquitetônica brasileira, um panorama mais rico, múltiplo e complexo da arquitetura brasileira.

Arquitetura moderna em Pelotas : aspectos de uma particularidade

Esta pesquisa trata do trabalho de conclusão para o curso de Mestrado em Teoria, História e Crítica junto a Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal do Rio Grande do Sul no período compreendido entre os anos de 1998 `a 2001. Consiste no estudo do surgimento e da inserção da Arquitetura Moderna no panorama da cidade de Pelotas - RS, conhecida no âmbito nacional pelo valor histórico e cultural de sua Arquitetura referente ao período Eclético. O objetivo desta pesquisa é comprovar a valoração, a pertinência e as características desta manifestação arquitetônica na memória e no sentimento da sociedade pelotense. O estudo é realizado a partir da análise de prédios pontuais e significativos na paisagem urbana da cidade, enfocando a modernidade não como ruptura, mas no sentido de continuidade para um crescimento na busca de uma linguagem própria que representa a condição regional em que se dá esta produção.

Sistema modular de gestão de águas residuárias domiciliares : uma opção mais sustentável para a gestão de resíduos líquidos

Sistemas convencionais de coleta e tratamento de esgotos domiciliares apresentam níveis de eficiência técnica e econômica nem sempre compatíveis com a realidade de alguns assentamentos humanos. A observação da história e da atualidade dos sistemas de tratamento e disposição dos esgotos, mostra uma permanente deficiência do tratamento dos resíduos líquidos. O estudo do uso da água e do ciclo hidrológico, ressalta a importância de que a intervenção humana neste ciclo se dê de forma sustentável. Um sistema que trate as águas servidas no local, e permita o aproveitamento dos poluentes destas águas na forma de insumos para a produção vegetal, devolvendo-as, purificadas para o ciclo hidrológico, pela evapotranspiração e infiltração no solo, certamente é mais sustentável que a maioria das soluções hoje adotadas. Neste trabalho, a partir de uma revisão bibliográfica sobre alternativas tecnológicas, é apresentado um estudo comparativo de diferentes sistemas de coleta e tratamento de esgotos tendo como variáveis de análise os custos de construção, operação e manutenção, a área necessária para a implantação do sistema, os volumes dos lodos e dos gases produzidos, e a qualidade do efluente do tratamento. O tratamento, em separado, das águas residuárias residenciais, apoia-se em vários estudos realizados nos últimos anos, em especial da microbiologia dos esgotos. Destacam-se os que apontam a eficiência do tratamento diretamente relacionada à concentração dos esgotos e justificam a separação das águas negras (descargas hídricas dos vasos sanitários), das cinzas (demais águas servidas) Os estudos para o tratamento das águas cinzas, especificamente, onde se demonstra que estas últimas não têm os elevados índices de poluição das águas negras, permitem tratamentos mais simplificados e econômicos. Estes fundamentos estão aplicados em um sistema modular com separação das águas (SMSA), proposto neste trabalho, um sistema de construção simples, que utiliza materiais comuns, que requer pouca manutenção e não necessita de energia externa para o seu funcionamento. Este sistema proporciona um tratamento final seguro, pela disposição dos efluentes previamente tratados, no leito de evapotranspiração e infiltração que, bem operado, pode oferecer um tratamento a nível terciário. Palavras-chave: saneamento; tratamentos

A BDI-based approach for the assessment of driver's decision-making in commuter scenarios

The rapid growth of urban areas has a significant impact on traffic and transportation systems. New management policies and planning strategies are clearly necessary to cope with the more than ever limited capacity of existing road networks. The concept of Intelligent Transportation System (ITS) arises in this scenario; rather than attempting to increase road capacity by means of physical modifications to the infrastructure, the premise of ITS relies on the use of advanced communication and computer technologies to handle today’s traffic and transportation facilities. Influencing users’ behaviour patterns is a challenge that has stimulated much research in the ITS field, where human factors start gaining great importance to modelling, simulating, and assessing such an innovative approach. This work is aimed at using Multi-agent Systems (MAS) to represent the traffic and transportation systems in the light of the new performance measures brought about by ITS technologies. Agent features have good potentialities to represent those components of a system that are geographically and functionally distributed, such as most components in traffic and transportation. A BDI (beliefs, desires, and intentions) architecture is presented as an alternative to traditional models used to represent the driver behaviour within microscopic simulation allowing for an explicit representation of users’ mental states. Basic concepts of ITS and MAS are presented, as well as some application examples related to the subject. This has motivated the extension of an existing microscopic simulation framework to incorporate MAS features to enhance the representation of drivers. This way demand is generated from a population of agents as the result of their decisions on route and departure time, on a daily basis. The extended simulation model that now supports the interaction of BDI driver agents was effectively implemented, and different experiments were performed to test this approach in commuter scenarios. MAS provides a process-driven approach that fosters the easy construction of modular, robust, and scalable models, characteristics that lack in former result-driven approaches. Its abstraction premises allow for a closer association between the model and its practical implementation. Uncertainty and variability are addressed in a straightforward manner, as an easier representation of humanlike behaviours within the driver structure is provided by cognitive architectures, such as the BDI approach used in this work. This way MAS extends microscopic simulation of traffic to better address the complexity inherent in ITS technologies.

O papel da tecnologia na arquitetura modernista de Lúcio Costa

o exame das obras de Lúcio Costa - o Ministério da Educação, o Pavilhãode NovaYork, o ParqueGuinlee o Parque Hotel - objetiva tornar compreensível a relação de sua arquitetura modernista com a tecnologia construtiva, fundamental na materialização de suas idéias. Considerou-se hipoteticamente que a obra de Lúcio Costa tem um importante componente tecnológico a ser esclarecido. Parademonstrar como os elementos de teor tecnológico se manifestam, procedeu-se à análise especifica que investiga a relação das formas adotadas em suas obras com as tecnologias utilizadas. A pesquisa elaborou os itens específicos dessa análise que foram aplicados igualmente a cada obra, os quais se baseiam em como os aspectos tecnológicos referenciam três questões básicas: - os conceitos relativos à composição arquitetõnica, isto é, os elementos de arquitetura, os de composição e suas estratégias, à influência modernista e à influência da tradição construtiva brasileira. O resultado mostra que as obras utilizam elementos tecnológicos de diversas maneiras e conclui-se que têm sua materialização condicionada à noção de composição e caráter e sempre conciliados a elementos da tradição construtiva brasileira.