Enhancing the real-time capabilities of the Linux Kernel

The mainline Linux Kernel is not designed forhard real-time systems; it only fits the requirements of soft realtimesystems. In recent years, a kernel developer communityhas been working on the PREEMPT-RT patch. This patch(that aims to get a fully preemptible kernel) adds some realtimecapabilities to the Linux kernel. However, in terms ofscheduling policies, the real-time scheduling class of Linux islimited to the First-In-First-Out (SCHED_FIFO) and Round-Robin (SCHED_RR) scheduling policies. These scheduling policiesare however quite limited in terms of realtime performance.Therefore, in this paper, we report one importantcontribution for adding more advanced real-time capabilitiesto the Linux Kernel. Specifically, we describe modificationsto the (PREEMPT-RT patched) Linux kernel to supportreal-time slot-based task-splitting scheduling algorithms. Ourpreliminary evaluation shows that our implementation exhibitsa real-time performance that is superior to the schedulingpolicies provided by the current version of PREMPT-RT. Thisis a significant add-on to a widely adopted operating system.

Sporadic multiprocessor Linux scheduler

The advent of multicore systems has renewed the interest of research community on real-time scheduling on multiprocessor systems. Real-time scheduling theory for uniprocessors is considered a mature research field, but real-time scheduling theory for multiprocessors is an emerging research field. Being part of this research community I have decided to implement the Sporadic Multiprocessor Linux Scheduler that implements a new real-time scheduling algorithm, which was designed to schedule real-time sporadic tasks on multiprocessor systems. This technical reports describes the implementation of the SMLS.

A complex protocol layer as a linux user-space process

With the current complexity of communication protocols, implementing its layers totally in the kernel of the operating system is too cumbersome, and it does not allow use of the capabilities only available in user space processes. However, building protocols as user space processes must not impair the responsiveness of the communication. Therefore, in this paper we present a layer of a communication protocol, which, due to its complexity, was implemented in a user space process. Lower layers of the protocol are, for responsiveness issues, implemented in the kernel. This protocol was developed to support large-scale power-line communication (PLC) with timing requirements.

Linux based mobile: operating systems

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Integração modular em visualizadores médicos e aposição da marcação CE do Dispositivo Médico

Neste documento ´e feita a descrição detalhada da integração modular de um script no software OsiriX. O objectivo deste script ´e determinar o diâmetro central da artéria aorta a partir de uma Tomografia Computorizada. Para tal são abordados conceitos relacionados com a temática do processamento de imagem digital, tecnologias associadas, e.g., a norma DICOM e desenvolvimento de software. Como estudo preliminar, são analisados diversos visualizadores de imagens médica, utilizados para investigação ou mesmo comercializados. Foram realizadas duas implementações distintas do plugin. A primeira versão do plugin faz a invocação do script de processamento usando o ficheiro de estudo armazenado em disco; a segunda versão faz a passagem de dados através de um bloco de memória partilhada e utiliza o framework Java Native Interface. Por fim, é demonstrado todo o processo de aposição da Marcação CE de um dispositivo médico de classe IIa e obtenção da declaração de conformidade por parte de um Organismo Notificado. Utilizaram-se os Sistemas Operativos Mac OS X e Linux e as linguagens de programação Java, Objective-C e Python.

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.

Microbiota fúngica dos condicionadores de ar nas unidades de terapia intensiva de Teresina, PI

Com intuito de identificar a microbiota fúngica em condicionadores de ar nas unidades de terapia intensiva de hospitais públicos e particulares de Teresina-PI, coletou-se material sólido de dez UTIs, isolando 33 espécies pertencentes às Moniliaceae e Dematiaceae, sendo primeira referência para o Piauí. Registrou-se elevada freqüência de Aspergillus niger Van Tieghem (60%); Aspergillus fumigatus Fres (50%); Trichoderma koningii Oudem (50%), Aspergillus flavus Link: Fr (40%). A validade da limpeza dos condicionadores de ar ultrapassou em todas as UTIs, a quantidade de unidades formadoras de colônia estava além do permitido pela Portaria 176/00 do Ministério da Saúde. É importante que os profissionais estejam munidos de equipamento de proteção individual, além de adotar medidas de controle de infecção hospitalar, sensibilizar para a existência de infecções fúngicas, melhorar ventilação de ar, possibilitando arejamento do ambiente e limpar periodicamente os condicionadores de ar, conscientizando os profissionais de saúde da importância destes fungos no ambiente hospitalar.

Aulas interativas com recurso à exposição: uma metodologia para o ensino da linguagem de programação Python

Relatório de estágio de mestrado em Ensino de Informática

Implementation of a unified userspace time handling library under the Linux OS

An appropriate assessment of end-to-end network performance presumes highly efficient time tracking and measurement with precise time control of the stopping and resuming of program operation. In this paper, a novel approach to solving the problems of highly efficient and precise time measurements on PC-platforms and on ARM-architectures is proposed. A new unified High Performance Timer and a corresponding software library offer a unified interface to the known time counters and automatically identify the fastest and most reliable time source, available in the user space of a computing system. The research is focused on developing an approach of unified time acquisition from the PC hardware and accordingly substituting the common way of getting the time value through Linux system calls. The presented approach provides a much faster means of obtaining the time values with a nanosecond precision than by using conventional means. Moreover, it is capable of handling the sequential time value, precise sleep functions and process resuming. This ability means the reduction of wasting computer resources during the execution of a sleeping process from 100% (busy-wait) to 1-1.5%, whereas the benefits of very accurate process resuming times on long waits are maintained.

Numerisches Lösen grosser dünnbesetzter Matrixgleichungen in Python

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Bachelorarbeit, 2013

Influência de sexo e energia sobre a taxa de crescimento, eficiência de utilização alimentar, taxa de uréia (U) e de proteína iodada do plasma (PI) em gado de corte

Três rações, com nível alto, médio e baixo de energia - tratamento T1 , T2 T3 - foram ministradas em confinamento, à vontade, a bovinos recém-desmamados, machos inteiros, castrados e fêmeas, durante dois períodos de 17 semanas. Os machos inteiros exibiram a maior habilidade de ganho de peso, e as novilhas a menor habilidade. O tratamento T1 proporcionou os melhores ganhos e conversões, e o T2 os inferiores. Verificou-se pequena superioridade no teor protéico de T3, ao que se atribuiu sua vantagem sobre T2 no 1º período, e aparente crescimento compensatório no 2º período. O teor de uréia foi superior nos machos inteiros, e semelhante nos outros animais, superior em T3 e semelhante em T1 e T2, bem como aumentou consistentemente durante o experimento. Aparentemente a uréia refletiu o fornecimento adequado de proteína e, mais ainda, de energia. O teor de proteína-iodada não mostrou diferença significativa, mas apenas tendência de se elevar com o decorrer do tempo. Não houve correlação entre os dois componentes do sangue. Concluiu-se que a eficiência de utilização alimentar foi: superior nos machos inteiros, proporcional à quantidade de energia ingerida (no caso do 1º período); favorecida pelo teor maior de proteína de T3 em relação a T2 no 19 período, e talvez por ganho compensatório no 2º período; refletida pelos níveis de uréia no plasma, mas não correlacionado com proteína- iodada.

ParallelKnoppix - Rapid deployment of a linux cluster for MPI parallel processing using non-dedicated computers

This note describes ParallelKnoppix, a bootable CD that allows creation of a Linux cluster in very little time. An experienced user can create a cluster ready to execute MPI programs in less than 10 minutes. The computers used may be heterogeneous machines, of the IA-32 architecture. When the cluster is shut down, all machines except one are in their original state, and the last can be returned to its original state by deleting a directory. The system thus provides a means of using non-dedicated computers to create a cluster. An example session is documented.

Disseny de drivers per a targes de transmissió de senyals

L'objectiu del projecte és poder configurar dues targetes que s'instal∙laran al Sincrotró ALBA. Per a això s'ha desenvolupat un driver per a Linux i una interfície gràfica (GUI). Com a introducció a les targetes, la memòria descriu el Sincrotró, i més específicament el sistema de sincronització (timing) on aquestes s'utilitzaran. També descriu el disseny dels drivers per a Linux2.6 i de la GUI, escrita utilitzant el llenguatge Python amb el framework Qt. Finalment, a la memòria s'exposen els problemes i solucions trobats durant la fase de validació del correcte funcionament de les plaques i dels diferents components del projecte.

Simulació d'un sistema dinàmic: el creixement del pi blanc i la seva resposta davant dels incendis

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2006. La capacitat d’entendre i predir sistemes naturals ha rebut un suport important gràcies als ordinadors i, amb ells, la capacitat de simular processos. En aquest cas es concreta en la creació d’un model de simulació pel creixement del pi blanc i la seva regeneració després d’un incendi. En una primera part es fa una aproximació des de l’àmbit de la biologia a aspectes com la successió forestal, els incendis forestals i la descripció del pi blanc i la seva regeneració després d’un incendi. L’última part té una vessant més tecnològica, explicant la simulació, i en concret, l’autòmat cel•lular. Aquest és el tipus que s’ha emprat per a la realització d’un programa de simulació que no s’inclou aquí.

Jordi Sabater Pi

Biografia del Doctor Jordi Sabater Pi, pioner mundial en l’estudi dels primats i dels amfibis africans.