On the verification of architectural reconfigurations

In a reconfigurable system, the response to contextual or internal change may trigger reconfiguration events which, on their turn, activate scripts that change the system׳s architecture at runtime. To be safe, however, such reconfigurations are expected to obey the fundamental principles originally specified by its architect. This paper introduces an approach to ensure that such principles are observed along reconfigurations by verifying them against concrete specifications in a suitable logic. Architectures, reconfiguration scripts, and principles are specified in Archery, an architectural description language with formal semantics. Principles are encoded as constraints, which become formulas of a two-layer graded hybrid logic, where the upper layer restricts reconfigurations, and the lower layer constrains the resulting configurations. Constraints are verified by translating them into logic formulas, which are interpreted over models derived from Archery specifications of architectures and reconfigurations. Suitable notions of bisimulation and refinement, to which the architect may resort to compare configurations, are given, and their relationship with modal validity is discussed.

Extremely strong and tough hydrogels as prospective candidates for tissue repair – A review

Ideal candidates for the repair of robust biological tissues should exhibit diverse features such as biocompatibility, strength, toughness, self-healing ability and a well-defined structure. Among the available biomaterials, hydrogels, as highly hydrated 3D-crosslinked polymeric networks, are promising for Tissue Engineering purposes as result of their high resemblance with native extracellular matrix. However, these polymeric structures often exhibit a poor mechanical behavior, hampering their use in load-bearing applications. During the last years, several efforts have been made to create new strategies and concepts to fabricate strong and tough hydrogels. Although it is already possible to shape the mechanical properties of artificial hydrogels to mimic biotissues, critical issues regarding, for instance, their biocompatibility and hierarchical structure are often neglected. Therefore, this review covers the structural and mechanical characteristics of the developed methodologies to toughen hydrogels, highlighting some pioneering efforts employed to combine the aforementioned properties in natural-based hydrogels.

Aceleración de Algoritmos en Procesadores Multicore, GPGPU y FPGA. Algorithm Acceleration with Multicore, GPGPU and FPGA Processors.

El avance en la potencia de cómputo en nuestros días viene dado por la paralelización del procesamiento, dadas las características que disponen las nuevas arquitecturas de hardware. Utilizar convenientemente este hardware impacta en la aceleración de los algoritmos en ejecución (programas). Sin embargo, convertir de forma adecuada el algoritmo en su forma paralela es complejo, y a su vez, esta forma, es específica para cada tipo de hardware paralelo. En la actualidad los procesadores de uso general más comunes son los multicore, procesadores paralelos, también denominados Symmetric Multi-Processors (SMP). Hoy en día es difícil hallar un procesador para computadoras de escritorio que no tengan algún tipo de paralelismo del caracterizado por los SMP, siendo la tendencia de desarrollo, que cada día nos encontremos con procesadores con mayor numero de cores disponibles. Por otro lado, los dispositivos de procesamiento de video (Graphics Processor Units - GPU), a su vez, han ido desarrollando su potencia de cómputo por medio de disponer de múltiples unidades de procesamiento dentro de su composición electrónica, a tal punto que en la actualidad no es difícil encontrar placas de GPU con capacidad de 200 a 400 hilos de procesamiento paralelo. Estos procesadores son muy veloces y específicos para la tarea que fueron desarrollados, principalmente el procesamiento de video. Sin embargo, como este tipo de procesadores tiene muchos puntos en común con el procesamiento científico, estos dispositivos han ido reorientándose con el nombre de General Processing Graphics Processor Unit (GPGPU). A diferencia de los procesadores SMP señalados anteriormente, las GPGPU no son de propósito general y tienen sus complicaciones para uso general debido al límite en la cantidad de memoria que cada placa puede disponer y al tipo de procesamiento paralelo que debe realizar para poder ser productiva su utilización. Los dispositivos de lógica programable, FPGA, son dispositivos capaces de realizar grandes cantidades de operaciones en paralelo, por lo que pueden ser usados para la implementación de algoritmos específicos, aprovechando el paralelismo que estas ofrecen. Su inconveniente viene derivado de la complejidad para la programación y el testing del algoritmo instanciado en el dispositivo. Ante esta diversidad de procesadores paralelos, el objetivo de nuestro trabajo está enfocado en analizar las características especificas que cada uno de estos tienen, y su impacto en la estructura de los algoritmos para que su utilización pueda obtener rendimientos de procesamiento acordes al número de recursos utilizados y combinarlos de forma tal que su complementación sea benéfica. Específicamente, partiendo desde las características del hardware, determinar las propiedades que el algoritmo paralelo debe tener para poder ser acelerado. Las características de los algoritmos paralelos determinará a su vez cuál de estos nuevos tipos de hardware son los mas adecuados para su instanciación. En particular serán tenidos en cuenta el nivel de dependencia de datos, la necesidad de realizar sincronizaciones durante el procesamiento paralelo, el tamaño de datos a procesar y la complejidad de la programación paralela en cada tipo de hardware. Today´s advances in high-performance computing are driven by parallel processing capabilities of available hardware architectures. These architectures enable the acceleration of algorithms when thes ealgorithms are properly parallelized and exploit the specific processing power of the underneath architecture. Most current processors are targeted for general pruposes and integrate several processor cores on a single chip, resulting in what is known as a Symmetric Multiprocessing (SMP) unit. Nowadays even desktop computers make use of multicore processors. Meanwhile, the industry trend is to increase the number of integrated rocessor cores as technology matures. On the other hand, Graphics Processor Units (GPU), originally designed to handle only video processing, have emerged as interesting alternatives to implement algorithm acceleration. Current available GPUs are able to implement from 200 to 400 threads for parallel processing. Scientific computing can be implemented in these hardware thanks to the programability of new GPUs that have been denoted as General Processing Graphics Processor Units (GPGPU).However, GPGPU offer little memory with respect to that available for general-prupose processors; thus, the implementation of algorithms need to be addressed carefully. Finally, Field Programmable Gate Arrays (FPGA) are programmable devices which can implement hardware logic with low latency, high parallelism and deep pipelines. Thes devices can be used to implement specific algorithms that need to run at very high speeds. However, their programmability is harder that software approaches and debugging is typically time-consuming. In this context where several alternatives for speeding up algorithms are available, our work aims at determining the main features of thes architectures and developing the required know-how to accelerate algorithm execution on them. We look at identifying those algorithms that may fit better on a given architecture as well as compleme

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.

Efficiency Comparison of DFT/IDFT Algorithms by Evaluating Diverse Hardware Implementations

In this paper we investigate various algorithms for performing Fast Fourier Transformation (FFT)/Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT), and proper techniques for maximizing the FFT/IFFT execution speed, such as pipelining or parallel processing, and use of memory structures with pre-computed values (look up tables -LUT) or other dedicated hardware components (usually multipliers). Furthermore, we discuss the optimal hardware architectures that best apply to various FFT/IFFT algorithms, along with their abilities to exploit parallel processing with minimal data dependences of the FFT/IFFT calculations. An interesting approach that is also considered in this paper is the application of the integrated processing-in-memory Intelligent RAM (IRAM) chip to high speed FFT/IFFT computing. The results of the assessment study emphasize that the execution speed of the FFT/IFFT algorithms is tightly connected to the capabilities of the FFT/IFFT hardware to support the provided parallelism of the given algorithm. Therefore, we suggest that the basic Discrete Fourier Transform (DFT)/Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT) can also provide high performances, by utilizing a specialized FFT/IFFT hardware architecture that can exploit the provided parallelism of the DFT/IDF operations. The proposed improvements include simplified multiplications over symbols given in polar coordinate system, using sinе and cosine look up tables, and an approach for performing parallel addition of N input symbols.

Efficiency Comparison of DFT/IDFT Algorithms by Evaluating Diverse Hardware : Implementations,Parallelization Prospectsand Possible Improvements

In this paper we investigate various algorithms for performing Fast Fourier Transformation (FFT)/Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT), and proper techniquesfor maximizing the FFT/IFFT execution speed, such as pipelining or parallel processing, and use of memory structures with pre-computed values (look up tables -LUT) or other dedicated hardware components (usually multipliers). Furthermore, we discuss the optimal hardware architectures that best apply to various FFT/IFFT algorithms, along with their abilities to exploit parallel processing with minimal data dependences of the FFT/IFFT calculations. An interesting approach that is also considered in this paper is the application of the integrated processing-in-memory Intelligent RAM (IRAM) chip to high speed FFT/IFFT computing. The results of the assessment study emphasize that the execution speed of the FFT/IFFT algorithms is tightly connected to the capabilities of the FFT/IFFT hardware to support the provided parallelism of the given algorithm. Therefore, we suggest that the basic Discrete Fourier Transform (DFT)/Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT) can also provide high performances, by utilizing a specialized FFT/IFFT hardware architecture that can exploit the provided parallelism of the DFT/IDF operations. The proposed improvements include simplified multiplications over symbols given in polar coordinate system, using sinе and cosine look up tables,and an approach for performing parallel addition of N input symbols.

Arquitectura wormhole per a una NoC 2D-Mesh

Aquest projecte presenta la implementació d'un disseny, i la seva posterior síntesi en una FPGA, d'una arquitectura de tipus wormhole packet switching per a una infraestructura de NetWork-On-Chip amb una topologia 2D-Mesh. Agafant un router circuit switching com a punt de partida, s'han especificat els mòduls en Verilog per tal d'obtenir l'arquitectura wormhole desitjada. Dissenyar la màquina de control per governar els flits que conformen els paquets dins la NoC,i afegir les cues a la sortida del router (outuput queuing) són els punts principals d'aquest treball. A més, com a punt final s'han comparat ambdues arquitectures de router en termes de costos en àrea i en memòria i se n’han obtingut diverses conclusions i resultats experimentals.

La biblioteca recombinada: portals i persones

Aquest article explora el disseny i l'ús dels portals en un entorn bibliotecari. Tracta les motivacions per construir portals, així com l'estructura i la tipologia d'aquests. A més, examina l'entorn de l'usuari en què es desenvolupen aquests portals. També argumenta que aporten serveis útils d'integració i presentació, però que s'han de considerar com a component d'un conjunt de serveis més ampli que la biblioteca està construint per tal d'introduir aquests recursos útils als usuaris. Així mateix, considera breument els serveis que els portals ofereixen: consulta distribuïda o metacerca, personalització, demandes, resolució OpenURL, avisos, etc. També considera l'emergent necessitat de serveis de directori o de registre per a coses com la descripció de col·leccions i serveis, dades de drets i polítiques, etc. Tracta l'impacte dels serveis web i el canvi en els models d'investigació i aprenentatge en relació al subministrament i ús d'informació en xarxa. Finalment, considera els serveis bibliotecaris com a part d'un entorn de sistemes, cada vegada més ric, que inclou els sistemes de gestió d'aprenentatge i de programari educatiu, portals de campus, serveis compartits com l'autenticació, i altres sistemes i serveis.

Benchmarks i mètriques d'avaluació de plataformes encastades multimèdia

Aquest projecte compara les possibilitats per a aplicacions multimèdia d'algunes de les arquitectures de processador que podem trobar en sistemes encastats. Per fer-ho s'ha seleccionat una sèrie de benchmarks que inclouen una mostra d'aplicacions multimèdia, així com un conjunt de benchmarks que ens permet mesurar aspectes d'un sistema operatiu GNU/Linux. També s'ha determinat quines haurien de ser les principals mètriques a considerar en el context dels sistemes encastats.

From Bretton Woods to inflation targeting: financial change and monetary policy evolution in Europe

Different ‘monetary architectures’ are distinguished, as a background to a discussion of the change in developed country monetary policy frameworks from fixed exchange rates under the Bretton Woods international monetary system to, ultimately, formal or informal inflation targeting. The introduction and experience of monetary targets in the 1970s is considered, followed by an analysis of the changes in countries’ monetary architectures, with particular reference to money and bond markets and to France and Italy, in the 1980s. Exchange rate targeting in Europe in the 1980s and 1990s is examined, followed by the changes in central bank independence in the 1990s. This leads to a discussion of the introduction of inflation targeting, and the issues raised for inflation targeting by the financial crisis of the late 2000s.

Monetary policy strategies, financial institutions and financial markets in the Middle East and North Africa: an overview

Three polar types of monetary architecture are identified together with the institutional and market infrastructure required for each type and the kinds of monetary policy feasible in each case: a ‘basic’ architecture where there is little or no financial system as such but an elementary central bank which is able to fix the exchange rate, as a substitute for a proper monetary policy; a ‘modern’ monetary architecture with developed banks, financial markets and central bank where policy choices include types of inflation targeting; and an ‘intermediate’ monetary architecture where less market-based monetary policies involving less discretion are feasible. A range of data is used to locate the various MENA countries with respect to these polar types. Five countries (Iran, Libya, Sudan, Syria and Yemen) are identified as those with the least developed monetary architecture, while Bahrain and Jordan are identified as the group at the other end of the spectrum, reaching beyond the intermediate polar type in some dimensions but not others. The countries in between vary on different dimensions but all lie between basic and intermediate architectures. The key general findings are that the MENA countries are both less differentiated and less ‘developed’ than might have been expected. The paper ends by calling for research on the costs and benefits of different types of monetary architecture.

Análisis de prestaciones de procesadores multi-core y multi-thread

Los procesadores multi-core y el multi-threading por hardware permiten aumentar el rendimiento de las aplicaciones. Por un lado, los procesadores multi-core combinan 2 o más procesadores en un mismo chip. Por otro lado, el multi-threading por hardware es una técnica que incrementa la utilización de los recursos del procesador. Este trabajo presenta un análisis de rendimiento de los resultados obtenidos en dos aplicaciones, multiplicación de matrices densas y transformada rápida de Fourier. Ambas aplicaciones se han ejecutado en arquitecturas multi-core que explotan el paralelismo a nivel de thread pero con un modelo de multi-threading diferente. Los resultados obtenidos muestran la importancia de entender y saber analizar el efecto del multi-core y multi-threading en el rendimiento.

Diseño de filtros de onda acústica basados en estructuras "half lattice"

En los últimos tiempos la telefonía móvil ha experimentado una reducción de los terminales gracias a la miniaturización de los filtros a frecuencias de microondas. Los filtros pasa banda más utilizados son los basados en la tecnología SAW, sin embargo son incompatibles con tecnologías de silicio y su comportamiento se degrada a frecuencias superiores de 3 GHz, por ello los estudios actuales se centran en la tecnología BAW. Las dos arquitecturas convencionales de filtros basados en resonadores BAW unidos eléctricamente son el ladder y lattice. Sin embargo, en este proyecto se estudiará la topología half lattice, la cual presenta un mejor comportamiento y unas dimensiones más reducidas. Para ello se obtendrán las ecuaciones de diseño del filtro, y con ellas se realizará la implementación a partir de la frecuencia central y el ancho de banda relativo.

Gestión de recursos en nodos multi-core de memoria compartida

La gestión de recursos en los procesadores multi-core ha ganado importancia con la evolución de las aplicaciones y arquitecturas. Pero esta gestión es muy compleja. Por ejemplo, una misma aplicación paralela ejecutada múltiples veces con los mismos datos de entrada, en un único nodo multi-core, puede tener tiempos de ejecución muy variables. Hay múltiples factores hardware y software que afectan al rendimiento. La forma en que los recursos hardware (cómputo y memoria) se asignan a los procesos o threads, posiblemente de varias aplicaciones que compiten entre sí, es fundamental para determinar este rendimiento. La diferencia entre hacer la asignación de recursos sin conocer la verdadera necesidad de la aplicación, frente a asignación con una meta específica es cada vez mayor. La mejor manera de realizar esta asignación és automáticamente, con una mínima intervención del programador. Es importante destacar, que la forma en que la aplicación se ejecuta en una arquitectura no necesariamente es la más adecuada, y esta situación puede mejorarse a través de la gestión adecuada de los recursos disponibles. Una apropiada gestión de recursos puede ofrecer ventajas tanto al desarrollador de las aplicaciones, como al entorno informático donde ésta se ejecuta, permitiendo un mayor número de aplicaciones en ejecución con la misma cantidad de recursos. Así mismo, esta gestión de recursos no requeriría introducir cambios a la aplicación, o a su estrategia operativa. A fin de proponer políticas para la gestión de los recursos, se analizó el comportamiento de aplicaciones intensivas de cómputo e intensivas de memoria. Este análisis se llevó a cabo a través del estudio de los parámetros de ubicación entre los cores, la necesidad de usar la memoria compartida, el tamaño de la carga de entrada, la distribución de los datos dentro del procesador y la granularidad de trabajo. Nuestro objetivo es identificar cómo estos parámetros influyen en la eficiencia de la ejecución, identificar cuellos de botella y proponer posibles mejoras. Otra propuesta es adaptar las estrategias ya utilizadas por el Scheduler con el fin de obtener mejores resultados.