Real-time Task-Splitting scheduling algorithms framework

Nos dias de hoje, os sistemas de tempo real crescem em importância e complexidade. Mediante a passagem do ambiente uniprocessador para multiprocessador, o trabalho realizado no primeiro não é completamente aplicável no segundo, dado que o nível de complexidade difere, principalmente devido à existência de múltiplos processadores no sistema. Cedo percebeu-se, que a complexidade do problema não cresce linearmente com a adição destes. Na verdade, esta complexidade apresenta-se como uma barreira ao avanço científico nesta área que, para já, se mantém desconhecida, e isto testemunha-se, essencialmente no caso de escalonamento de tarefas. A passagem para este novo ambiente, quer se trate de sistemas de tempo real ou não, promete gerar a oportunidade de realizar trabalho que no primeiro caso nunca seria possível, criando assim, novas garantias de desempenho, menos gastos monetários e menores consumos de energia. Este último fator, apresentou-se desde cedo, como, talvez, a maior barreira de desenvolvimento de novos processadores na área uniprocessador, dado que, à medida que novos eram lançados para o mercado, ao mesmo tempo que ofereciam maior performance, foram levando ao conhecimento de um limite de geração de calor que obrigou ao surgimento da área multiprocessador. No futuro, espera-se que o número de processadores num determinado chip venha a aumentar, e como é óbvio, novas técnicas de exploração das suas inerentes vantagens têm de ser desenvolvidas, e a área relacionada com os algoritmos de escalonamento não é exceção. Ao longo dos anos, diferentes categorias de algoritmos multiprocessador para dar resposta a este problema têm vindo a ser desenvolvidos, destacando-se principalmente estes: globais, particionados e semi-particionados. A perspectiva global, supõe a existência de uma fila global que é acessível por todos os processadores disponíveis. Este fato torna disponível a migração de tarefas, isto é, é possível parar a execução de uma tarefa e resumir a sua execução num processador distinto. Num dado instante, num grupo de tarefas, m, as tarefas de maior prioridade são selecionadas para execução. Este tipo promete limites de utilização altos, a custo elevado de preempções/migrações de tarefas. Em contraste, os algoritmos particionados, colocam as tarefas em partições, e estas, são atribuídas a um dos processadores disponíveis, isto é, para cada processador, é atribuída uma partição. Por essa razão, a migração de tarefas não é possível, acabando por fazer com que o limite de utilização não seja tão alto quando comparado com o caso anterior, mas o número de preempções de tarefas decresce significativamente. O esquema semi-particionado, é uma resposta de caráter hibrido entre os casos anteriores, pois existem tarefas que são particionadas, para serem executadas exclusivamente por um grupo de processadores, e outras que são atribuídas a apenas um processador. Com isto, resulta uma solução que é capaz de distribuir o trabalho a ser realizado de uma forma mais eficiente e balanceada. Infelizmente, para todos estes casos, existe uma discrepância entre a teoria e a prática, pois acaba-se por se assumir conceitos que não são aplicáveis na vida real. Para dar resposta a este problema, é necessário implementar estes algoritmos de escalonamento em sistemas operativos reais e averiguar a sua aplicabilidade, para caso isso não aconteça, as alterações necessárias sejam feitas, quer a nível teórico quer a nível prá

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

The Management of the Allergic Child at School: EAACI/GA2LEN Task Force on the Allergic Child at School

Allergy affects at least one-quarter of European schoolchildren, it reduces quality of life and may impair school performance; there is a risk of severe reactions and, in rare cases, death. Allergy is a multi-system disorder, and children often have several co-existing diseases, i.e. allergic rhinitis, asthma, eczema and food allergy. Severe food allergy reactions may occur for the first time at school, and overall 20% of food allergy reactions occur in schools. Up to two-thirds of schools have at least one child at risk of anaphylaxis but many are poorly prepared. A cooperative partnership between doctors, community and school nurses, school staff, parents and the child is necessary to ensure allergic children are protected. Schools and doctors should adopt a comprehensive approach to allergy training, ensuring that all staff can prevent, recognize and initiate treatment of allergic reactions.

Lightweight monitoring of transactional memory programs

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Preventing atomicity violations with contracts

Concurrent programming is a difficult and error-prone task because the programmer must reason about multiple threads of execution and their possible interleavings. A concurrent program must synchronize the concurrent accesses to shared memory regions, but this is not enough to prevent all anomalies that can arise in a concurrent setting. The programmer can misidentify the scope of the regions of code that need to be atomic, resulting in atomicity violations and failing to ensure the correct behavior of the program. Executing a sequence of atomic operations may lead to incorrect results when these operations are co-related. In this case, the programmer may be required to enforce the sequential execution of those operations as a whole to avoid atomicity violations. This situation is specially common when the developer makes use of services from third-party packages or modules. This thesis proposes a methodology, based on the design by contract methodology, to specify which sequences of operations must be executed atomically. We developed an analysis that statically verifies that a client of a module is respecting its contract, allowing the programmer to identify the source of possible atomicity violations.

Concurrent dengue and malaria in the Amazon region

INTRODUCTION: The Amazon region has extensive forested areas and natural ecosystems, providing favorable conditions for the existence of innumerous arboviruses. Over 200 arboviruses have been isolated in Brazil and about 40 are associated with human disease. Four out of 40 are considered to be of public health importance in Brazil: Dengue viruses (1-4), Oropouche, Mayaro and Yellow Fever. Along with these viruses, about 98% of the malaria cases are restricted to the Legal Amazon region. METHODS: This study aimed to investigate the presence of arboviruses in 111 clinical serum samples from patients living in Novo Repartimento (Pará), Plácido de Castro (Acre), Porto Velho (Rondônia) and Oiapoque (Amapá). The viral RNA was extracted and RT-PCR was performed followed by a Multiplex-Nested-PCR, using Flavivirus, Alphavirus and Orthobunyavirus generic and species-specific primers. RESULTS: Dengue virus serotype 2 was detected in two patients living in Novo Repartimento (Pará) that also presented active Plasmodium vivax infection. CONCLUSIONS: Despite scant data, this situation is likely to occur more frequently than detected in the Amazon region. Finally, it is important to remember that both diseases have similar clinical findings, thus the diagnosis could be made concomitantly for dengue and malaria in patients living or returning from areas where both diseases are endemic or during dengue outbreaks.

A logical foundation for session-based concurrent computation

Linear logic has long been heralded for its potential of providing a logical basis for concurrency. While over the years many research attempts were made in this regard, a Curry-Howard correspondence between linear logic and concurrent computation was only found recently, bridging the proof theory of linear logic and session-typed process calculus. Building upon this work, we have developed a theory of intuitionistic linear logic as a logical foundation for session-based concurrent computation, exploring several concurrency related phenomena such as value-dependent session types and polymorphic sessions within our logical framework in an arguably clean and elegant way, establishing with relative ease strong typing guarantees due to the logical basis, which ensure the fundamental properties of type preservation and global progress, entailing the absence of deadlocks in communication. We develop a general purpose concurrent programming language based on the logical interpretation, combining functional programming with a concurrent, session-based process layer through the form of a contextual monad, preserving our strong typing guarantees of type preservation and deadlock-freedom in the presence of general recursion and higher-order process communication. We introduce a notion of linear logical relations for session typed concurrent processes, developing an arguably uniform technique for reasoning about sophisticated properties of session-based concurrent computation such as termination or equivalence based on our logical approach, further supporting our goal of establishing intuitionistic linear logic as a logical foundation for sessionbased concurrency.

Perception of organizational politics and the effect of authenticity and affective commitment on deviance and task performance in contact centers

This study aimed to understand employees’ reactions to organizational politics in Contact Centers. Drawing from a sample of 187 supervisor-employee dyads, we studied the relationship between employees’ perceptions of organizational politics and supervisor-rated task performance and deviance, and mediation effects by authenticity at work and affective commitment. Results indicate that workers tend to react to workplace politics with deviant behavior and worse task performance. We found that the relationship between perceived politics and task performance was mediated by authenticity. The relationship between perceived politics and supervisor-rated deviance was mediated by affective commitment to the organization. Implications for management are discussed.

Ontology-based representation and generation of workflows for micro-task human-machine computation

Doctoral Program in Computer Science

Task clustering on ETL systems – A pattern-oriented approach

Usually, data warehousing populating processes are data-oriented workflows composed by dozens of granular tasks that are responsible for the integration of data coming from different data sources. Specific subset of these tasks can be grouped on a collection together with their relationships in order to form higher- level constructs. Increasing task granularity allows for the generalization of processes, simplifying their views and providing methods to carry out expertise to new applications. Well-proven practices can be used to describe general solutions that use basic skeletons configured and instantiated according to a set of specific integration requirements. Patterns can be applied to ETL processes aiming to simplify not only a possible conceptual representation but also to reduce the gap that often exists between two design perspectives. In this paper, we demonstrate the feasibility and effectiveness of an ETL pattern-based approach using task clustering, analyzing a real world ETL scenario through the definitions of two commonly used clusters of tasks: a data lookup cluster and a data conciliation and integration cluster.

Off-line simulation inspires insight: a neurodynamics approach to efficient robot task learning

There is currently an increasing demand for robots able to acquire the sequential organization of tasks from social learning interactions with ordinary people. Interactive learning-by-demonstration and communication is a promising research topic in current robotics research. However, the efficient acquisition of generalized task representations that allow the robot to adapt to different users and contexts is a major challenge. In this paper, we present a dynamic neural field (DNF) model that is inspired by the hypothesis that the nervous system uses the off-line re-activation of initial memory traces to incrementally incorporate new information into structured knowledge. To achieve this, the model combines fast activation-based learning to robustly represent sequential information from single task demonstrations with slower, weight-based learning during internal simulations to establish longer-term associations between neural populations representing individual subtasks. The efficiency of the learning process is tested in an assembly paradigm in which the humanoid robot ARoS learns to construct a toy vehicle from its parts. User demonstrations with different serial orders together with the correction of initial prediction errors allow the robot to acquire generalized task knowledge about possible serial orders and the longer term dependencies between subgoals in very few social learning interactions. This success is shown in a joint action scenario in which ARoS uses the newly acquired assembly plan to construct the toy together with a human partner.

Estudo de fidedignidade do instrumento neuropsicológico Iowa Gambling Task

OBJETIVO: O objetivo do presente estudo foi verificar evidências de fidedignidade do instrumento neuropsicológico Iowa Gambling Task (IGT) a partir do método teste-reteste. MÉTODO: Participaram 50 indivíduos saudáveis, de 19 a 75 anos de idade, com no mínimo cinco anos de educação formal. A aplicação foi realizada de forma individual, em dois encontros, com intervalo de um a seis meses entre teste e reteste. RESULTADOS: Os resultados evidenciaram uma correlação positiva moderada significativa entre teste-reteste no cálculo global. Na análise por segmentos, os blocos 4 e 5 apresentaram uma correlação positiva moderada, mas não foram observadas correlações significativas nos blocos 1, 2 e 3. CONCLUSÃO: Esses dados corroboram estudos atuais que encontraram correlações moderadas entre teste-reteste em medidas de funções executivas e sugerem que o IGT pode ser empregado para avaliar o processo de tomada de decisão de forma confiável ao longo do tempo, desde que sejam considerados estudos de fidedignidade com populações saudáveis mais amplas e com populações clínicas.