Depuração de programas paralelos : projeto de uma interface intuitiva

A programação paralela é sem dúvida mais complexa do que a programação seqüencial. O controle de múltiplos processos e de suas interações são as principais razões para tal complexidade. Apesar da existência de algumas ferramentas que atendem à fase de desenvolvimento de programas paralelos, a complexidade é normalmente passada para as ferramentas paralelas, isto é, as ferramentas não são de fácil utilização. Assim, existe uma necessidade de ambientes e ferramentas realmente fáceis de usar no âmbito da programação paralela. Embora existam algumas ferramentas interessantes, inclusive algumas comerciais, seu uso permanece insuficiente, em parte devido à complexidade na utilização de algumas delas, em parte devido ao seu uso específico em determinadas plataformas. Portanto, existe ainda um grande campo de estudo no que diz respeito a melhorias de projeto sobre ferramentas existentes e desenvolvimento de ferramentas com um maior número de recursos. Provavelmente, a ferramenta paralela mais necessária aos programadores é o depurador paralelo. Por sua vez, ferramentas de depuração paralela estão entre as mais complexas de se desenvolver e talvez isso explique o motivo pelo qual poucas têm sido efetivamente utilizadas. Este trabalho descreve uma contribuição no campo da depuração paralela através da análise de interfaces de depuração paralela e da proposta de um modelo. A partir deste modelo, uma interface de depuração paralela – PADI (PArallel Debugger Interface) foi desenvolvida e seu principal objetivo é o de oferecer uma interface intuitiva e de fácil utilização. O modelo proposto e conseqüentemente a ferramenta PADI tratam da depuração paralela simbólica on-line. A depuração on-line trata do oferecimento de acesso aos símbolos do programa, como variáveis e registradores. A depuração on-line diferencia-se da off-line pelo tipo de interação com a execução do programa. A depuração on-line oferece interação direta com a aplicação, enquanto que a off-line interage com um arquivo de monitoração gravado durante a execução da aplicação paralela. A depuração on-line é similar à depuração seqüencial tradicional e, conseqüentemente, é de mais fácil utilização por parte da maioria dos programadores.

Estudo da variabilidade da viscosidade na produção de lotes de tintas : um projeto Seis Sigma

Este trabalho de conclusão tem como tema a Qualidade Seis Sigma e a produção de tintas, com foco no parâmetro viscosidade. O objetivo principal é o estudo da variabilidade da viscosidade das tintas, com vistas à diminuição do número de desvios de viscosidade de lotes de produção e, conseqüentemente, do retrabalho e lead-time fabril. Inicialmente, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre a metodologia Seis Sigma, suas principais ferramentas, e sobre os processos de produção de tintas, suas fontes de variabilidade e possibilidadesde melhoria.Na seqüência, foi conduzido o estudo de caso, realizado em uma tradicional fábrica de tintas da grande Porto Alegre. O estudo seguiu as etapas da metodologiaSeis Sigma:definição,mensuração,análise,aprimoramentoe controle. Dos lotes de tinta analisados, 78,5% necessitaram de algum tipo de ajuste de viscosidade.A viscosidadedas tintas, após a etapade completagem,foi, em média, 5,3 vezes maior que a semi-amplitude da tolerância. O tempo médio de ajuste de viscosidade foi de 20 minutos, o dobro do tempo gasto caso fosse feita somente a medição da viscosidade. Analisando-se a viscosidade em segundos, a diferença entre a medição já com o solvente previsto, e a medição logo após a completagem, foi, em média, de 28 segundos. A etapa de acertos de cor e brilho proporciona um aumento médio na viscosidade de cerca de 6 segundos Observou-se que os processos de fabricação não eram estáveis e nem capazes de atender as especificações, sem a etapa de ajustes, sendo o pior processo o em moinho pequeno (l,5P), e o melhor, em processo mistura. O sistema de medição contribuía para a variabilidade da viscosidade e foi melhorado. Outros fatores influentes na variabilidade da viscosidade foram: o fluxo de moagem, a sistemática de lavagem dos moinhos e a instabilidade (aumento) da viscosidade com o tempo. Como etapa final, foram sugeridas melhorias para o processo, na forma de um plano de ação, contemplando todos os fatores de variação identificados.

Projeto cooperativo no Ambiente Cave baseado em espaço compartilhado de objetos

Este trabalho apresenta o módulo Collaborative Service, uma extensão do ambiente Cave, desenvolvido para suportar conceitos de trabalho cooperativo no projeto de circuitos integrados. Esta extensão por sua vez, é baseada na metodologia Pair- Programming e nas tecnologias Jini e Javaspaces. O módulo Collaborative Service foi desenvolvido para auxiliar a continuidade do processo de desenvolvimento de circuitos integrados complexos, inserindo uma dinâmica de grupo através da extensão de Pair-Programming para máquinas remotas. Esse modelo permite que dois ou mais projetistas interajam em um mesmo projeto ou blocos de projeto, independente de suas localizações geográficas e tipos de plataformas de hardware/software. Ele foi projetado para ser genérico e essa característica o torna capaz de suportar as ferramentas de CAD, atuais e futuras, do ambiente Cave (um framework de apoio ao projeto de circuitos integrados). Como estudo de caso, foram utilizadas duas ferramentas do Ambiente Cave. O primeiro caso mostra uma cooperação em nível de descrições gráficas, representada pela ferramenta Blade, um editor de esquemáticos hierárquico. O segundo caso foi representado pelo editor de descrições textuais (VHDL, Verilog e Linguagem C), chamado Homero. No estudo de caso com a ferramenta Blade foi demonstrado que a cooperação proposta por esse modelo pode atuar sob diferentes níveis de hierarquia de projeto, além de suportar a interação de inúmeros projetistas em um mesmo bloco. Na ferramenta Homero, demonstrou-se a cooperação em nível de descrições textuais, representados por (códigos) projetos VHDL acrescidos da participação de vários projetistas. Com esses exemplos, foi possível demonstrar as estratégias de percepção e comunicação com os projetistas, além de descrever a criação de blocos de projeto de uma forma cooperativa. Como contribuição desse trabalho, acrescenta-se ao Ambiente Cave mais um recurso para o projeto de circuitos integrados. Nesse sentido, grupos de projetistas podem projetar um sistema ou circuito integrado de forma cooperativa utilizando-se das funcionalidades desse modelo.

Extração semântica de dados semi-estruturados através de exemplos e ferramentas visuais

Existe uma necessidade latente de pesquisar, filtrar e manipular informações disponíveis em diversos formatos irregulares, entre elas as informações distribuídas na WWW (World Wide Web). Esses tipos de dados são semi-estruturados, pois não possuem uma estrutura explícita e regular, o que dificulta sua manipulação. Este trabalho apresenta como proposta o projeto de uma ferramenta para realizar a extração semântica e semi-automática de dados semi-estruturados. O usuário especifica, através de uma interface visual, um exemplo da estrutura hierárquica do documento e de seu relacionamento com os conceitos da ontologia, gerando uma gramática descritiva da estrutura implícita do mesmo. A partir dessa gramática, a ferramenta realiza a extração dos próximos documentos de forma automática, reestruturando o resultado em um formato regular de dados, neste caso, XML (eXtensible Markup Language). Além da conceituação do método de extração, são apresentados os experimentos realizados com o protótipo da ferramenta, bem como, os resultados obtidos nestes experimentos. Para a construção desta ferramenta, são analisadas características de outros métodos que constituem o estado da arte em extração de dados semi-estruturados.

Implementação de um projeto de melhorias em um processo de reação química em batelada utilizando o método DMAIC

Esta dissertação apresenta a implementação das etapas do método DMAIC (Definir, Medir, Analisar, Melhorar e Controlar) no desenvolvimento de um projeto Seis Sigma em uma indústria petroquímica. O objetivo do projeto Seis Sigma foi reduzir a variabilidade de uma característica de qualidade crítica para o cliente e diminuir a dispersão dos tempos de reação entre as bateladas na produção de elastômeros. Neste trabalho são apresentadas as principais técnicas e ferramentas estatísticas utilizadas nas cinco etapas do método DMAIC, tais como brainstorming, mapeamento de processo, diagrama de causa e efeito, matriz da causa e efeito, gráfico de Pareto, FMEA e análise de regressão linear múltipla. A pesquisa desenvolvida de forma participativa, através da interação entre o pesquisador e os especialistas do processo, evidenciou a importância do conhecimento técnico do processo e um bom planejamento para a aquisição dos dados, como pontos importantes para a realização de um projeto de melhoria bem sucedido. O estudo apontou ainda, deficiências no sistema de controle de temperatura do reator, no sistema de medição para a característica de qualidade viscosidade Mooney e no sistema de dosagem dos insumos.

Perdas na construção civil: diretrizes e ferramentas para controle

O crescente grau de exigência dos clientes, o aumento da competição no setor, a mobilização da mão-de-obra em relação a melhores condições de trabalho e as flutuações de mercado têm levado a indústria da construção civil a passar por uma reestruturação em busca de maiores níveis de qualidade e eficiência dos processos. Neste contexto, o presente trabalho têm como objetivo propor diretrizes e ferramentas para o controle das perdas na construção civil, tomando como referencial teórico a chamada Nova Filosofia de Produção. O método de pesquisa dividiu-se em quatro etapas. Inicialmente, foi realizada uma revisão bibliográfica em torno dos temas de gestão de produção e controle das perdas, enfatizando estudos realizados no setor da construção civil. Numa segunda etapa foi realizado um estudo exploratório, inserido no projeto "Alternativas para a Redução do Desperdício de Materiais nos Canteiros de Obras", destacando a análise dos resultados obtidos em dez canteiros de obras na cidade de Porto Alegre. Na terceira etapa, foram realizados estudos de casos em três canteiros de obras, visando o desenvolvimento de ferramentas para o controle de perdas. Na quarta etapa foi realizado um refinamento das referidas ferramentas. Como principal conclusão deste estudo, constatou-se a necessidade de realizar o controle de perdas através de ferramentas que possibilitam transparência ao processo, que sejam de fácil utilização, de baixo custo para a empresa, e que apresentem respostas rápidas para que possam ser implantadas melhorias no processo analisado, no momento em que as mesmas são identificadas.

Diretrizes para o planejamento e controle integrados dos processos de projeto e produção na construção civil

Tradicionalmente o processo de desenvolvimento do produto (PDP) tem sido realizado através do cumprimento seqüencial de metas relacionadas a fases segmentadas. Entretanto, o aumento da complexidade dos produtos e dos processos, observado nas últimas décadas, tem exigido das empresas a modificação da forma de conduzir esse processo. Neste contexto, o atendimento rápido e eficaz às solicitações de mercado tem sido considerado essencial ao sucesso das empresas nos mais variados setores. Em resposta às novas demandas, muitas empresas passaram a utilizar práticas relacionadas à organização simultânea do desenvolvimento do produto, as quais são amplamente conhecidas como engenharia simultânea (ES). Da sua parte, a comunidade acadêmica tem procurado entender este novo processo, através da busca de um novo referencial teórico. A partir dessas novas abordagens vários trabalhos têm sido desenvolvidos no sentido de contribuir para a melhoria do PDP. Entretanto, um assunto pouco investigado é o planejamento e controle desse processo Assim, o objetivo deste trabalho consiste em propor um conjunto de diretrizes para a integração do planejamento e controle dos processos de projeto e produção na construção civil, para empreendimentos complexos, rápidos e com elevado grau de incerteza. O método de pesquisa envolveu a realização de quatro estudos de caso em uma empresa construtora de Porto Alegre, que atua no mercado de edificações industriais, comerciais e hospitalares para clientes privados. Esses estudos tiveram empreendimentos de construção civil como objeto de análise. A integração do planejamento e controle do PDP foi a unidade de análise. O estudo constatou que a integração do planejamento e controle integrado dos processos de projeto e produção é viável e essencial à redução de perdas no PDP. Para este fim, podem ser utilizados métodos e ferramentas simples para o planejamento e controle do processo de projeto ao longo do PDP. Como contribuições conceituais, este trabalho possibilitou o melhor conhecimento da natureza do processo de projeto no que diz respeito ao estabelecimento de planos de projeto.

Ferramentas para análise dinâmica e estrutural de um reboque de linha leve

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia de projeto para identificar as regiões críticas da estrutura de um reboque de linha leve sendo tracionado em pavimentos do tipo rodovia de baixa qualidade e estrada secundária de muito baixa qualidade. Para tanto, são levantados alguns dados experimentais da estrutura, necessários para a aproximação e simulação dinâmica de um modelo simplificado. A excitação da base é realizada por atuadores que simulam as oscilações verticais de um perfil de estrada, a qual é definida de acordo com os estudos realizados por Dodds e Robson (1973). Isto permite a determinação de um histórico de carregamentos das regiões da estrutura do chassi sob a ação das molas da suspensão. Em seguida, é gerado um modelo estrutural simplificado do reboque em elementos finitos, chamado de global, no qual são determinadas as regiões sob ação das maiores tensões. Tendo identificada a região mais crítica da estrutura, é criado um modelo local desta parte, onde se pode observar a distribuição de tensões com mais detalhe, permitindo a identificação dos pontos de concentração de tensões. Desta forma, com a aplicação do método de análise global-local é possível a obtenção de resultados detalhados quanto aos esforços da estrutura com um menor custo computacional.

T&D-bench : explorando o espaço de projeto de processadores em ensino e em pesquisa

Uma metodologia de modelagem para a exploração do espaço de projeto de processadores é apresentada. A exploração do espaço de projeto constitui uma das etapas do fluxo de projeto dos atuais processadores de alto desempenho e de sistemas embarcados, que auxilia os projetistas no tratamento da complexidade inerente ao processo contemporâneo de projeto de sistemas computacionais. A principal característica desta metodologia é um processo de modelagem simples e rápido. Isso é obtido através da disponibilização dos recursos de modelagem em camadas com propósitos e níveis de complexidade de uso diferenciados e da limitação do número de elementos (palavras-chave, classes e métodos) que devem ser conhecidos pelo projetista para o acesso a estes recursos, independentemente da camada na qual eles se encontram. A única exigência para o uso de tais recursos são conhecimentos que estudantes de Computação adquirem ao longo dos seus cursos da área de Computação e Informática. Outras características da metodologia de modelagem incluem: recursos específicos e distintos para a descrição da organização, da arquitetura e de aspectos temporais do processador; um estilo de descrição estrutural de alto nível da organização; a possibilidade de uso de recursos gráficos em tempo de modelagem e em tempo de simulação; e a existência de informações nos modelos que podem ser usadas para a tradução das descrições para uma Hardware Description Language Todas estas características constituem um conjunto de soluções de modelagem e simulação de processadores que não é encontrado em outros ambientes usados na exploração do espaço de projeto, baseados em Architecture Description Languages, Hardware Description Languages e ferramentas de simulação. Além disso, os modelos de processadores, desenvolvidos com esta metodologia, fornecem os recursos para a aceleração do aprendizado de conteúdos de arquitetura de computadores que só são encontrados em simuladores para ensino. Uma infra-estrutura de software que implementa a metodologia de modelagem foi desenvolvida e está disponível. Ela foi usada no ensino e no contexto da pesquisa para a modelagem e simulação de diversos processadores. Uma comparação com a metodologia de modelagem de uma Architecture Description Language demonstra a simplicidade e a rapidez do processo de modelagem previsto na metodologia apresentada.

O projeto do sistema de produção na gestão de empreendimentos habitacionais de interesse social

No contexto de análise e adaptação das práticas de gestão da produção ao ambiente da construção civil, a atividade de projeto do sistema de produção (PSP) representa a primeira tarefa gerencial a ser realizada no início de qualquer esforço produtivo. Esta atividade desempenha a forma mais básica de tentar mitigar a variabilidade inerente aos sistemas de produção. No caso dos empreendimentos habitacionais de interesse social (EHIS), dadas as características peculiares dos seus sistemas de produção, há uma oportunidade para propor a elaboração do PSP antecedendo o início da sua execução e avaliar seus potenciais benefícios. Estudos de caso realizados com o objetivo de adaptar o modelo de planejamento e controle da produção (PCP) desenvolvido no NORIE/UFRGS à realidade dos EHIS, apontaram para a necessidade de antecipação das decisões relacionadas à organização do sistema de produção, como forma de buscar um melhor desempenho da produção durante o PCP. O objetivo geral desta dissertação consiste em propor um modelo para a elaboração do PSP, visando contribuir para a melhoria da gestão da produção de EHIS, principalmente na consecução de metas relativas a prazo e custo. O método de pesquisa utilizado foi dividido em quatro etapas. A primeira compreendeu uma pesquisa bibliográfica a respeito do tema. A segunda, de caráter exploratório, consistiu no desenvolvimento de um estudo de caso que ocorreu paralelamente à implementação do modelo de PCP em um EHIS A necessidade de uma investigação mais apurada quanto às causas de dificuldades de estabilização da produção a partir da implementação do processo de PCP surgiu da avaliação dos resultados dessa etapa. Na terceira etapa, de compreensão, foram realizados dois estudos empíricos, que permitiram uma série de considerações preliminares sobre as decisões que compõem o escopo do PSP em EHIS, sobre ferramentas e técnicas a serem empregadas na sua elaboração, bem como sobre os benefícios e as dificuldades da sua operacionalização. A etapa final, de consolidação, consistiu no desenvolvimento de um estudo empírico no qual, a partir da análise das conclusões dessa e das etapas anteriores, foi estabelecido o escopo de decisões do PSP em EHIS. Considerando que o principal objetivo da elaboração do PSP é o de criar condições para o controle e melhoria do sistema de produção, as principais conclusões dessa dissertação demonstraram que a sua elaboração permite a estruturação do conjunto de recursos de produção de uma forma organizada e gerenciável, tornando-se, dessa forma, referência ao PCP e à melhoria do sistema de produção.

Mecanismos de reconfiguração dinâmica aplicados ao projeto de um processador de imagens reconfigurável

As modernas aplicações em diversas áreas como multimídia e telecomunicações exigem arquiteturas que ofereçam altas taxas de processamento. Entretanto, os padrões e algoritmos mudam com incrível rapidez o que gera a necessidade de que esses sistemas digitais tenham também por característica uma grande flexibilidade. Dentro desse contexto, tem-se as arquiteturas reconfiguráveis em geral e, mais recentemente, os sistemas reconfiguráveis em um único chip como soluções adequadas que podem oferecer desempenho, sendo, ao mesmo tempo, adaptáveis a novos problemas e a classes mais amplas de algoritmos dentro de um dado escopo de aplicação. Este trabalho apresenta o estado-da-arte em relação a arquiteturas reconfiguráveis nos meios acadêmcio e industrial e descreve todas as etapas de desenvolvimento do processador de imagens reconfigurável DRIP (Dynamically Reconfigurable Image Processor), desde suas origens como um processador estático até sua última versão reconfigurável em tempo de execução. O DRIP possui um pipeline composto por 81 processadores elementares. Esses processadores constituem a chave do processo de reconfiguração e possuem a capacidade de computar um grande número de algoritmos de processamento de imagens, mais específicamente dentro do domínio da filtragem digital de imagens. Durante o projeto, foram desenvolvidos uma série de modelos em linguagem de descrição de hardware da arquitetura e também ferramentas de software para auxiliar nos processos de implementação de novos algorimos, geração automática de modelos VHDL e validação das implementações. O desenvolvimento de mecanismos com o objetivo de incluir a possibilidade de reconfiguração dinâmica, naturalmente, introduz overheads na arquitetura. Contudo, o processo de reconfiguração do DRIP-RTR é da ordem de milhões de vezes mais rápido do que na versão estaticamente reconfigurável implementada em FPGAs Altera. Finalizando este trabalho, é apresentado o projeto lógico e elétrico do processador elementar do DRIP, visando uma futura implementação do sistema diretamente como um circuito VLSI.

Uma proposta para auxiliar a interoperabilidade entre ambientes e ferramentas independentes de CAD para microeletrônica

Os projetos de CIs (Circuitos Integrados) atualmente compreendem muitas tarefas para sua execução. Durante um fluxo de projeto de CI são necessárias ferramentas que lidam com essas diferentes tarefas. Algumas empresas compilam diversas ferramentas em um único ambiente, ou framework, onde tais ferramentas são adaptadas para interagir entre si. O uso desses frameworks é suficiente para muitos projetos, porém podem existir requisitos que obriguem a utilização de ferramentas independentes para suprir deficiências dos ambientes, exigindo a utilização conjunta de ferramentas não projetadas para cooperar. A interoperabilidade entre sistemas computacionais tem se tornado um tópico de extrema importância. Ela possibilita a execução conjunta de ferramentas, diminuindo a necessidade de intervenção humana para tanto. A interoperação entre ferramentas independentes e frameworks é importante não somente para facilitar o uso conjunto de ferramentas, mas também permite que outros tópicos sejam explorados. Entre eles estão o trabalho de equipes geograficamente distantes e a possibilidade de trabalho com grandes quantidades de dados, que são duas questões importantes para microeletrônica. Ainda, a interoperação entre ferramentas independentes e ambientes traz benefícios mútuos: as ferramentas podem utilizar funcionalidades dos ambientes e se adaptar aos fluxos de projeto deles; os ambientes podem ter suas funcionalidades estendidas pela inclusão de novas ferramentas em seu trabalho. Essas questões são especialmente importantes para pequenas empresas ou ferramentas acadêmicas que não têm condições de incorporar em suas ferramentas muitos dos procedimentos que os ambientes oferecem. Este trabalho apresenta uma proposta para auxiliar a interoperação entre ferramentas independentes e frameworks relevantes para a microeletrônica, através de um protocolo inspirado em SOAP (Simple Object Access Protocol), além de oferecer ferramentas de auxílio para a adaptação ao protocolo proposto. A interação com os frameworks é feita através de linguagens script disponibilizadas por eles. Estudos de caso são apresentados para demonstrar a usabilidade da proposta.

Framework orientado a objetos para projeto de hardware e software embarcados para sistemas tempo-real

A crescente complexidade dos sistemas tempo-real embarcados demanda novas metodologias e ferramentas para gerenciar os problemas de projeto, análise, integração e validação de sistemas complexos. Este trabalho aborda o tema co-projeto de sistemas tempo-real embarcados, propondo estratégias para a integração das fases iniciais de modelagem de um sistema tempo-real embarcado com as fases subseqüentes do projeto, como a implementação do software e do hardware. É proposto um framework orientado a objetos que permite a criação de modelos orientados a objetos de sistemas tempo-real embarcados, utilizando conceitos temporais similares aos propostos em UML-RT (ou mais especificamente no UML Profile for Schedulability, Performance and Time). É proposta uma estratégia de mapeamento dos requisitos temporais dos diagramas UMLRT para uma interface de programação (API) baseada na “Especificação Tempo-Real para Java” (Real-Time Specification for Java ou RTSJ), a qual pode ser executada tanto em software – em programas RTSJ executando em máquinas virtuais Java (JVM) tempo-real – ou em hardware – em processadores Java Tempo-Real. Para permitir o mapeamento para hardware são propostas extensões tempo-real ao processador Java FemtoJava, desenvolvido no âmbito de dissertações de mestrado e projetos de pesquisa no PPGC, criando-se um novo processador tempo-real denominado de RT-FemtoJava. Dentre as extensões propostas ao processador FemtoJava destaca-se a inclusão de um relógio de tempo-real e o suporte a instruções para alocação e manipulação de objetos. Os conceitos propostos foram validados no âmbito de estudos de caso, sendo os resultados obtidos descritos na presente dissertação.