Supporting intra-task parallelism in real-time multiprocessor systems

Os sistemas de tempo real modernos geram, cada vez mais, cargas computacionais pesadas e dinâmicas, começando-se a tornar pouco expectável que sejam implementados em sistemas uniprocessador. Na verdade, a mudança de sistemas com um único processador para sistemas multi- processador pode ser vista, tanto no domínio geral, como no de sistemas embebidos, como uma forma eficiente, em termos energéticos, de melhorar a performance das aplicações. Simultaneamente, a proliferação das plataformas multi-processador transformaram a programação paralela num tópico de elevado interesse, levando o paralelismo dinâmico a ganhar rapidamente popularidade como um modelo de programação. A ideia, por detrás deste modelo, é encorajar os programadores a exporem todas as oportunidades de paralelismo através da simples indicação de potenciais regiões paralelas dentro das aplicações. Todas estas anotações são encaradas pelo sistema unicamente como sugestões, podendo estas serem ignoradas e substituídas, por construtores sequenciais equivalentes, pela própria linguagem. Assim, o modo como a computação é na realidade subdividida, e mapeada nos vários processadores, é da responsabilidade do compilador e do sistema computacional subjacente. Ao retirar este fardo do programador, a complexidade da programação é consideravelmente reduzida, o que normalmente se traduz num aumento de produtividade. Todavia, se o mecanismo de escalonamento subjacente não for simples e rápido, de modo a manter o overhead geral em níveis reduzidos, os benefícios da geração de um paralelismo com uma granularidade tão fina serão meramente hipotéticos. Nesta perspetiva de escalonamento, os algoritmos que empregam uma política de workstealing são cada vez mais populares, com uma eficiência comprovada em termos de tempo, espaço e necessidades de comunicação. Contudo, estes algoritmos não contemplam restrições temporais, nem outra qualquer forma de atribuição de prioridades às tarefas, o que impossibilita que sejam diretamente aplicados a sistemas de tempo real. Além disso, são tradicionalmente implementados no runtime da linguagem, criando assim um sistema de escalonamento com dois níveis, onde a previsibilidade, essencial a um sistema de tempo real, não pode ser assegurada. Nesta tese, é descrita a forma como a abordagem de work-stealing pode ser resenhada para cumprir os requisitos de tempo real, mantendo, ao mesmo tempo, os seus princípios fundamentais que tão bons resultados têm demonstrado. Muito resumidamente, a única fila de gestão de processos convencional (deque) é substituída por uma fila de deques, ordenada de forma crescente por prioridade das tarefas. De seguida, aplicamos por cima o conhecido algoritmo de escalonamento dinâmico G-EDF, misturamos as regras de ambos, e assim nasce a nossa proposta: o algoritmo de escalonamento RTWS. Tirando partido da modularidade oferecida pelo escalonador do Linux, o RTWS é adicionado como uma nova classe de escalonamento, de forma a avaliar na prática se o algoritmo proposto é viável, ou seja, se garante a eficiência e escalonabilidade desejadas. Modificar o núcleo do Linux é uma tarefa complicada, devido à complexidade das suas funções internas e às fortes interdependências entre os vários subsistemas. Não obstante, um dos objetivos desta tese era ter a certeza que o RTWS é mais do que um conceito interessante. Assim, uma parte significativa deste documento é dedicada à discussão sobre a implementação do RTWS e à exposição de situações problemáticas, muitas delas não consideradas em teoria, como é o caso do desfasamento entre vários mecanismo de sincronização. Os resultados experimentais mostram que o RTWS, em comparação com outro trabalho prático de escalonamento dinâmico de tarefas com restrições temporais, reduz significativamente o overhead de escalonamento através de um controlo de migrações, e mudanças de contexto, eficiente e escalável (pelo menos até 8 CPUs), ao mesmo tempo que alcança um bom balanceamento dinâmico da carga do sistema, até mesmo de uma forma não custosa. Contudo, durante a avaliação realizada foi detetada uma falha na implementação do RTWS, pela forma como facilmente desiste de roubar trabalho, o que origina períodos de inatividade, no CPU em questão, quando a utilização geral do sistema é baixa. Embora o trabalho realizado se tenha focado em manter o custo de escalonamento baixo e em alcançar boa localidade dos dados, a escalonabilidade do sistema nunca foi negligenciada. Na verdade, o algoritmo de escalonamento proposto provou ser bastante robusto, não falhando qualquer meta temporal nas experiências realizadas. Portanto, podemos afirmar que alguma inversão de prioridades, causada pela sub-política de roubo BAS, não compromete os objetivos de escalonabilidade, e até ajuda a reduzir a contenção nas estruturas de dados. Mesmo assim, o RTWS também suporta uma sub-política de roubo determinística: PAS. A avaliação experimental, porém, não ajudou a ter uma noção clara do impacto de uma e de outra. No entanto, de uma maneira geral, podemos concluir que o RTWS é uma solução promissora para um escalonamento eficiente de tarefas paralelas com restrições temporais.

Mercury, cadmium, lead and arsenic levels in three pelagic fish species from the Atlantic Ocean: intra- and inter-specific variability and human health risks for consumption

Three commonly consumed and commercially valuable fish species (sardine, chub and horse mackerel) were collected from the Northeast and Eastern Central Atlantic Ocean in Portuguese waters during one year. Mercury, cadmium, lead and arsenic amounts were determined in muscles using graphite furnace and cold vapour atomic absorption spectrometry. Maximum mean levels of mercury (0.1715 ± 0.0857 mg/kg, ww) and arsenic (1.139 ± 0.350 mg/kg, ww) were detected in horse mackerel. The higher mean amounts of cadmium (0.0084 ± 0.0036 mg/kg, ww) and lead (0.0379 ± 0.0303 mg/kg, ww) were determined in chub mackerel and in sardine, respectively. Intra- and inter-specific variability of metals bioaccumulation was statistically assessed and species and length revealed to be the major influencing biometric factors, in particular for mercury and arsenic. Muscles present metal concentrations below the tolerable limits considered by European Commission Regulation and Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization (FAO/WHO). However, estimation of non-carcinogenic and carcinogenic health risks by the target hazard quotient and target carcinogenic risk, established by the US Environmental Protection Agency, suggests that these species must be eaten in moderation due to possible hazard and carcinogenic risks derived from arsenic (in all analyzed species) and mercury ingestion (in horse and chub mackerel species).

Estudo comparativo de planeamentos dosimétricos em carcinoma de canal anal

O estudo pretende avaliar, sob o ponto de vista dosimétrico, a eficácia da técnica da estrela na redução da dose nos órgãos de risco face à técnica convencional, sem comprometer a dose tumoricida nos volumes alvo, em carcinoma de canal anal.

Infotainment: a arte de entreter e o compromisso de informar: o espaço e a importância do infotainment no canal televisivo SIC

Relatório de estágio apresentado à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Jornalismo.

Online intra-task device scheduling for hard real-time systems

A large part of power dissipation in a system is generated by I/O devices. Increasingly these devices provide power saving mechanisms, inter alia to enhance battery life. While I/O device scheduling has been studied in the past for realtime systems, the use of energy resources by these scheduling algorithms may be improved. These approaches are crafted considering a very large overhead of device transitions. Technology enhancements have allowed the hardware vendors to reduce the device transition overhead and energy consumption. We propose an intra-task device scheduling algorithm for real time systems that allows to shut-down devices while ensuring system schedulability. Our results show an energy gain of up to 90% when compared to the techniques proposed in the state-of-the-art.

Modeling for control design of a multi-reach water canal

This article addresses the problem of obtaining reduced complexity models of multi-reach water delivery canals that are suitable for robust and linear parameter varying (LPV) control design. In the first stage, by applying a method known from the literature, a finite dimensional rational transfer function of a priori defined order is obtained for each canal reach by linearizing the Saint-Venant equations. Then, by using block diagrams algebra, these different models are combined with linearized gate models in order to obtain the overall canal model. In what concerns the control design objectives, this approach has the advantages of providing a model with prescribed order and to quantify the high frequency uncertainty due to model approximation. A case study with a 3-reach canal is presented, and the resulting model is compared with experimental data. © 2014 IEEE.

Intra-type migrative scheduling of implicit-deadline sporadic tasks on two- type heterogeneous multiprocessor

Consider the problem of scheduling a set of implicit-deadline sporadic tasks to meet all deadlines on a two-type heterogeneous multiprocessor platform. Each processor is either of type-1 or type-2 with each task having different execution time on each processor type. Jobs can migrate between processors of same type (referred to as intra-type migration) but cannot migrate between processors of different types. We present a new scheduling algorithm namely, LP-Relax(THR) which offers a guarantee that if a task set can be scheduled to meet deadlines by an optimal task assignment scheme that allows intra-type migration then LP-Relax(THR) meets deadlines as well with intra-type migration if given processors 1/THR as fast (referred to as speed competitive ratio) where THR <= 2/3.

Modeling for control design of a multi-reach water canal

This article addresses the problem of obtaining reduced complexity models of multi-reach water delivery canals that are suitable for robust and linear parameter varying (LPV) control design. In the first stage, by applying a method known from the literature, a finite dimensional rational transfer function of a priori defined order is obtained for each canal reach by linearizing the Saint-Venant equations. Then, by using block diagrams algebra, these different models are combined with linearized gate models in order to obtain the overall canal model. In what concerns the control design objectives, this approach has the advantages of providing a model with prescribed order and to quantify the high frequency uncertainty due to model approximation. A case study with a 3-reach canal is presented, and the resulting model is compared with experimental data. © 2014 IEEE.

Intra-hospital organ and tissue donation coordination project: cost-effectiveness and social benefits

OBJECTIVE To evaluate the viability of a professional specialist in intra-hospital committees of organ and tissue donation for transplantation. METHODS Epidemiological, retrospective and cross-sectional study (2003-2011 and 2008-2012), which was performed using organ donation for transplants data in the state of Sao Paulo, Southeastern Brazil. Nine hospitals were evaluated (hospitals 1 to 9). Logistic regression was used to evaluate the differences in the number of brain death referrals and actual donors (dependent variables) after the professional specialist started work (independent variable) at the intra-hospital committee of organ and tissue donation for transplantation. To evaluate the hospital invoicing, the hourly wage of the doctor and registered nurse, according to the legislation of the Consolidation of Labor Laws, were calculated, as were the investment return and the time elapsed to do so. RESULTS Following the nursing specialist commencement on the committee, brain death referrals and the number of actual donors increased at hospital 2 (4.17 and 1.52, respectively). At hospital 7, the number of actual donors also increased from 0.005 to 1.54. In addition, after the nurse started working, hospital revenues increased by 190.0% (ranging 40.0% to 1.955%). The monthly cost for the nurse working 20 hours was US$397.97 while the doctor would cost US$3,526.67. The return on investment was 275% over the short term (0.36 years). CONCLUSIONS This paper showed that including a professional specialist in intra-hospital committees for organ and tissue donation for transplantation proved to be cost-effective. Further economic research in the area could contribute to the efficient public policy implementation of this organ and tissue harvesting model.

Técnicas de estimação de canal para sistemas de satélites

Tese submetida na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Comunicações intra- e inter-circuito de componentes especificados com Redes de Petri

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Influência da experiência profissional e da função visual do operador no processamento semiautomático da cintigrafia de perfusão do miocárdio: variabilidade intra e interoperador na determinação dos parâmetros quantitativos

Introdução – A cintigrafia de perfusão do miocárdio (CPM) desempenha um importante papel no diagnóstico, avaliação e seguimento de pacientes com doença arterial coronária, sendo o seu processamento realizado maioritariamente de forma semiautomática. Uma vez que o desempenho dos técnicos de medicina nuclear (TMN) pode ser afetado por fatores individuais e ambientais, diferentes profissionais que processem os mesmos dados poderão obter diferentes estimativas dos parâmetros quantitativos (PQ). Objetivo – Avaliar a influência da experiência profissional e da função visual no processamento semiautomático da CPM. Analisar a variabilidade intra e interoperador na determinação dos PQ funcionais e de perfusão. Metodologia – Selecionou-se uma amostra de 20 TMN divididos em dois grupos, de acordo com a sua experiência no software Quantitative Gated SPECTTM: Grupo A (GA) – TMN ≥600h de experiência e Grupo B (GB) – TMN sem experiência. Submeteram-se os TMN a uma avaliação ortóptica e ao processamento de 21 CPM, cinco vezes, não consecutivas. Considerou-se uma visão alterada quando pelo menos um parâmetro da função visual se encontrava anormal. Para avaliar a repetibilidade e a reprodutibilidade recorreu-se à determinação dos coeficientes de variação, %. Na comparação dos PQ entre operadores, e para a análise do desempenho entre o GA e GB, aplicou-se o Teste de Friedman e de Wilcoxon, respetivamente, considerando o processamento das mesmas CPM. Para a comparação de TMN com visão normal e alterada na determinação dos PQ utilizou-se o Teste Mann-Whitney e para avaliar a influência da visão para cada PQ recorreu-se ao coeficiente de associação ETA. Diferenças estatisticamente significativas foram assumidas ao nível de significância de 5%. Resultados e Discussão – Verificou-se uma reduzida variabilidade intra (<6,59%) e inter (<5,07%) operador. O GB demonstrou ser o mais discrepante na determinação dos PQ, sendo a parede septal (PS) o único PQ que apresentou diferenças estatisticamente significativas (zw=-2,051, p=0,040), em detrimento do GA. No que se refere à influência da função visual foram detetadas diferenças estatisticamente significativas apenas na fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) (U=11,5, p=0,012) entre TMN com visão normal e alterada, contribuindo a visão em 33,99% para a sua variação. Denotaram-se mais diferenças nos PQ obtidos em TMN que apresentam uma maior incidência de sintomatologia ocular e uma visão binocular diminuída. A FEVE demonstrou ser o parâmetro mais consistente entre operadores (1,86%). Conclusão – A CPM apresenta-se como uma técnica repetível e reprodutível, independente do operador. Verificou-se influência da experiência profissional e da função visual no processamento semiautomático da CPM, nos PQ PS e FEVE, respetivamente.

Intra-Task Device Scheduling for Real-Time Embedded Systems

An ever increasing need for extra functionality in a single embedded system demands for extra Input/Output (I/O) devices, which are usually connected externally and are expensive in terms of energy consumption. To reduce their energy consumption, these devices are equipped with power saving mechanisms. While I/O device scheduling for real-time (RT) systems with such power saving features has been studied in the past, the use of energy resources by these scheduling algorithms may be improved. Technology enhancements in the semiconductor industry have allowed the hardware vendors to reduce the device transition and energy overheads. The decrease in overhead of sleep transitions has opened new opportunities to further reduce the device energy consumption. In this research effort, we propose an intra-task device scheduling algorithm for real-time systems that wakes up a device on demand and reduces its active time while ensuring system schedulability. This intra-task device scheduling algorithm is extended for devices with multiple sleep states to further minimise the overall device energy consumption of the system. The proposed algorithms have less complexity when compared to the conservative inter-task device scheduling algorithms. The system model used relaxes some of the assumptions commonly made in the state-of-the-art that restrict their practical relevance. Apart from the aforementioned advantages, the proposed algorithms are shown to demonstrate the substantial energy savings.

Consulta Intra-Hospitalar de Medicina Interna

O apoio clínico aos serviços hospitalares representa uma parcela importante da actividade dos serviços de Medicina Interna. Esta actividade não está quantificada e é muitas vezes subvalorizada. Os autores, com a finalidade de caracterizarem a carga de trabalho desenvolvida pela Medicina Interna na área da consulta intra-hospitalar, realizaram um trabalho prospectivo com a duração de 12 meses, quantificando e caracterizando os pedidos de observação recebidos. Foram acolhidos 556 pedidos de consulta. Mais de metade das chamadas foram feitas a partir das 16 horas e 18% requisitadas com carácter de urgência. Atenderam-se no próprio dia 96,9% dos pedidos de observação. A maioria dos pedidos de consulta foram provenientes das áreas de Ortopedia e Traumatologia (33%), Cirurgia Geral (18%) e Unidade de Cuidados Intermédios Cirúrgica (17%). Os principais motivos de chamada foram intercorrências dos foros cardiovascular, infeccioso ou neurológico. Nas chamadas recebidas no horário normal de trabalho não houve contacto com o Médico assistente do doente em 54% dos casos. Esta vertente da actividade assistencial representa uma importante carga de trabalho adicional, com crescente relevância na qualidade dos cuidados médicos prestados. Os nossos resultados realçam a necessidade de formalizar um serviço de consulta intrahospitalar em cada serviço de Medicina e de incluir esta actividade em futuros planos de formação.

Resultados da Angioplastia Primária num Centro de Referência. Evolução Intra-Hospitalar

INTRODUCTION: Primary angioplasty is accepted as the preferred treatment for acute myocardial infarction in the first 12 hours. However, outcomes depend to a large extent on the volume of activity and experience of the center. Continuous monitoring of methods and results obtained is therefore crucial to quality control. OBJECTIVE: To describe the demographic, clinical and angiographic characteristics as well as in-hospital outcomes of patients undergoing primary PCI in a high-volume Portuguese center. We also aimed to identify variables associated with in-hospital mortality in this population. METHODS: This was a retrospective registry of consecutive primary PCIs performed at Santa Marta Hospital between January 2001 and August 2007. Demographic, clinical, and angiographic characteristics and in-hospital outcomes were analyzed. Independent predictors of in-hospital mortality were identified by multivariate logistic regression analysis. RESULTS: A total of 1157 patients were identified, mean age 61+/-12 years, 76% male. Mean pain-to-balloon time was 7.6 hours and primary angiographic success was 88%. Overall in-hospital mortality was 6.9%, or 5.5% if patients presenting in cardiogenic shock were excluded from the analysis. Previous history of heart failure, cardiogenic shock on admission, invasive ventilatory support, major hemorrhage, and age over 75 years were found to be associated with increased risk of in-hospital death. Conclusions: In this center primary PCI is effective and safe. Angiographic success rates and in-hospital mortality and morbidity are similar to other international registries. Patients at increased risk for adverse outcome can be identified by simple clinical characteristics such as advanced age, cardiogenic shock on admission, mechanical ventilation and major hemorrhage during hospitalization.