Communication Middleware for Distributed Hard Real-Time Systems in Java

Distributed real-time embedded systems are becoming increasingly important to society. More demands will be made on them and greater reliance will be placed on the delivery of their services. A relevant subset of them is high-integrity or hard real-time systems, where failure can cause loss of life, environmental harm, or significant financial loss. Additionally, the evolution of communication networks and paradigms as well as the necessity of demanding processing power and fault tolerance, motivated the interconnection between electronic devices; many of the communications have the possibility of transferring data at a high speed. The concept of distributed systems emerged as systems where different parts are executed on several nodes that interact with each other via a communication network. Java’s popularity, facilities and platform independence have made it an interesting language for the real-time and embedded community. This was the motivation for the development of RTSJ (Real-Time Specification for Java), which is a language extension intended to allow the development of real-time systems. The use of Java in the development of high-integrity systems requires strict development and testing techniques. However, RTJS includes a number of language features that are forbidden in such systems. In the context of the HIJA project, the HRTJ (Hard Real-Time Java) profile was developed to define a robust subset of the language that is amenable to static analysis for high-integrity system certification. Currently, a specification under the Java community process (JSR- 302) is being developed. Its purpose is to define those capabilities needed to create safety critical applications with Java technology called Safety Critical Java (SCJ). However, neither RTSJ nor its profiles provide facilities to develop distributed realtime applications. This is an important issue, as most of the current and future systems will be distributed. The Distributed RTSJ (DRTSJ) Expert Group was created under the Java community process (JSR-50) in order to define appropriate abstractions to overcome this problem. Currently there is no formal specification. The aim of this thesis is to develop a communication middleware that is suitable for the development of distributed hard real-time systems in Java, based on the integration between the RMI (Remote Method Invocation) model and the HRTJ profile. It has been designed and implemented keeping in mind the main requirements such as the predictability and reliability in the timing behavior and the resource usage. iThe design starts with the definition of a computational model which identifies among other things: the communication model, most appropriate underlying network protocols, the analysis model, and a subset of Java for hard real-time systems. In the design, the remote references are the basic means for building distributed applications which are associated with all non-functional parameters and resources needed to implement synchronous or asynchronous remote invocations with real-time attributes. The proposed middleware separates the resource allocation from the execution itself by defining two phases and a specific threading mechanism that guarantees a suitable timing behavior. It also includes mechanisms to monitor the functional and the timing behavior. It provides independence from network protocol defining a network interface and modules. The JRMP protocol was modified to include two phases, non-functional parameters, and message size optimizations. Although serialization is one of the fundamental operations to ensure proper data transmission, current implementations are not suitable for hard real-time systems and there are no alternatives. This thesis proposes a predictable serialization that introduces a new compiler to generate optimized code according to the computational model. The proposed solution has the advantage of allowing us to schedule the communications and to adjust the memory usage at compilation time. In order to validate the design and the implementation a demanding validation process was carried out with emphasis in the functional behavior, the memory usage, the processor usage (the end-to-end response time and the response time in each functional block) and the network usage (real consumption according to the calculated consumption). The results obtained in an industrial application developed by Thales Avionics (a Flight Management System) and in exhaustive tests show that the design and the prototype are reliable for industrial applications with strict timing requirements. Los sistemas empotrados y distribuidos de tiempo real son cada vez más importantes para la sociedad. Su demanda aumenta y cada vez más dependemos de los servicios que proporcionan. Los sistemas de alta integridad constituyen un subconjunto de gran importancia. Se caracterizan por que un fallo en su funcionamiento puede causar pérdida de vidas humanas, daños en el medio ambiente o cuantiosas pérdidas económicas. La necesidad de satisfacer requisitos temporales estrictos, hace más complejo su desarrollo. Mientras que los sistemas empotrados se sigan expandiendo en nuestra sociedad, es necesario garantizar un coste de desarrollo ajustado mediante el uso técnicas adecuadas en su diseño, mantenimiento y certificación. En concreto, se requiere una tecnología flexible e independiente del hardware. La evolución de las redes y paradigmas de comunicación, así como la necesidad de mayor potencia de cómputo y de tolerancia a fallos, ha motivado la interconexión de dispositivos electrónicos. Los mecanismos de comunicación permiten la transferencia de datos con alta velocidad de transmisión. En este contexto, el concepto de sistema distribuido ha emergido como sistemas donde sus componentes se ejecutan en varios nodos en paralelo y que interactúan entre ellos mediante redes de comunicaciones. Un concepto interesante son los sistemas de tiempo real neutrales respecto a la plataforma de ejecución. Se caracterizan por la falta de conocimiento de esta plataforma durante su diseño. Esta propiedad es relevante, por que conviene que se ejecuten en la mayor variedad de arquitecturas, tienen una vida media mayor de diez anos y el lugar ˜ donde se ejecutan puede variar. El lenguaje de programación Java es una buena base para el desarrollo de este tipo de sistemas. Por este motivo se ha creado RTSJ (Real-Time Specification for Java), que es una extensión del lenguaje para permitir el desarrollo de sistemas de tiempo real. Sin embargo, RTSJ no proporciona facilidades para el desarrollo de aplicaciones distribuidas de tiempo real. Es una limitación importante dado que la mayoría de los actuales y futuros sistemas serán distribuidos. El grupo DRTSJ (DistributedRTSJ) fue creado bajo el proceso de la comunidad de Java (JSR-50) con el fin de definir las abstracciones que aborden dicha limitación, pero en la actualidad aun no existe una especificacion formal. El objetivo de esta tesis es desarrollar un middleware de comunicaciones para el desarrollo de sistemas distribuidos de tiempo real en Java, basado en la integración entre el modelo de RMI (Remote Method Invocation) y el perfil HRTJ. Ha sido diseñado e implementado teniendo en cuenta los requisitos principales, como la predecibilidad y la confiabilidad del comportamiento temporal y el uso de recursos. El diseño parte de la definición de un modelo computacional el cual identifica entre otras cosas: el modelo de comunicaciones, los protocolos de red subyacentes más adecuados, el modelo de análisis, y un subconjunto de Java para sistemas de tiempo real crítico. En el diseño, las referencias remotas son el medio básico para construcción de aplicaciones distribuidas las cuales son asociadas a todos los parámetros no funcionales y los recursos necesarios para la ejecución de invocaciones remotas síncronas o asíncronas con atributos de tiempo real. El middleware propuesto separa la asignación de recursos de la propia ejecución definiendo dos fases y un mecanismo de hebras especifico que garantiza un comportamiento temporal adecuado. Además se ha incluido mecanismos para supervisar el comportamiento funcional y temporal. Se ha buscado independencia del protocolo de red definiendo una interfaz de red y módulos específicos. También se ha modificado el protocolo JRMP para incluir diferentes fases, parámetros no funcionales y optimizaciones de los tamaños de los mensajes. Aunque la serialización es una de las operaciones fundamentales para asegurar la adecuada transmisión de datos, las actuales implementaciones no son adecuadas para sistemas críticos y no hay alternativas. Este trabajo propone una serialización predecible que ha implicado el desarrollo de un nuevo compilador para la generación de código optimizado acorde al modelo computacional. La solución propuesta tiene la ventaja que en tiempo de compilación nos permite planificar las comunicaciones y ajustar el uso de memoria. Con el objetivo de validar el diseño e implementación se ha llevado a cabo un exigente proceso de validación con énfasis en: el comportamiento funcional, el uso de memoria, el uso del procesador (tiempo de respuesta de extremo a extremo y en cada uno de los bloques funcionales) y el uso de la red (consumo real conforme al estimado). Los buenos resultados obtenidos en una aplicación industrial desarrollada por Thales Avionics (un sistema de gestión de vuelo) y en las pruebas exhaustivas han demostrado que el diseño y el prototipo son fiables para aplicaciones industriales con estrictos requisitos temporales.

Multi-objective Estimation of Distribution Algorithm Based on Joint Modeling of Objectives and Variables

This paper proposes a new multi-objective estimation of distribution algorithm (EDA) based on joint modeling of objectives and variables. This EDA uses the multi-dimensional Bayesian network as its probabilistic model. In this way it can capture the dependencies between objectives, variables and objectives, as well as the dependencies learnt between variables in other Bayesian network-based EDAs. This model leads to a problem decomposition that helps the proposed algorithm to find better trade-off solutions to the multi-objective problem. In addition to Pareto set approximation, the algorithm is also able to estimate the structure of the multi-objective problem. To apply the algorithm to many-objective problems, the algorithm includes four different ranking methods proposed in the literature for this purpose. The algorithm is applied to the set of walking fish group (WFG) problems, and its optimization performance is compared with an evolutionary algorithm and another multi-objective EDA. The experimental results show that the proposed algorithm performs significantly better on many of the problems and for different objective space dimensions, and achieves comparable results on some compared with the other algorithms.

Contraste entre instrumentos de evaluación tradicionales y rúbricas: estudio de un caso en una asignatura de introducción a la programación en Java

Dentro de los estudios de Ingeniería, las asignaturas que se ocupan de la capacidad de desarrollar programas de ordenador presentan algunas particularidades que las hacen especialmente interesantes a la hora de aplicar instrumentos de evaluación no tradicionales. Estas características son: (a) el resultado del aprendizaje es estrictamente una competencia, (b) el ejercicio profesional de esta competencia se realiza usualmente en equipo y (c) el proceso de evaluación puede ser más objetivo que en otras materias. Como consecuencia de la aplicación del EEES se están aplicando nuevas metodologías docentes y de estrategias de evaluación a estas asignaturas y resulta relevante conocer qué diferencias, si existen, introducen en el proceso de aprendizaje de este tipo de materias. El presente trabajo contrasta la aplicación de dos metodologías docentes y dos instrumentos de evaluación en dos grupos de la misma asignatura. Uno de los grupos ha seguido una metodología docente a distancia apoyada en una plataforma de e-learning, con contenidos docentes en formato electrónico, tutorías virtuales, un foro de comunicaciones, ejercicios de autoevaluación,trabajos individuales y trabajos en grupo. El otro grupo comparte los mismos contenidos docentes pero sigue una metodología que se basa en la impartición de clases presenciales de tipo magistral y clases prácticas de resolución de problemas y en la que se realiza un proyecto en equipo que se entrega en tres hitos. En ambos casos se ha utilizado una rúbrica por parte del profesor para evaluar los trabajos y otra por parte del alumno para valorar la actividad y competencia trabajo en equipo. Además se ha realizado un examen tradicional aunque sin efecto en la calificación final del alumno como referencia de comparación. En este sentido se muestra la experiencia en el empleo de la rúbrica en el contexto de la docencia en Ingeniería, y, en este caso, respecto de un instrumento tradicional como es una prueba de evaluación escrita.

Objective optical classifier for tobacco leaves.

The main objective of the current research was to search the optimum method to segregate the most frequent color commercial quality classes of tobacco leaves (c.v. "Virginia"). These color classes cover the whole continuous color scale, between "Pale Lemon" and "Oxidated Brown". With the usual expert classification there exists a significant level of uncertainty . Within this research, several methods for data discrimination were tested, in order to solve uncertainty. Classification errors below 5% were obtained with this proposed classifier along two different seasons (1994&1995).

Performance and Professional Skills in an Online Java Programming Course for Engineering Students

The main purpose of this work is to describe the case of an online Java Programming course for engineering students to learn computer programming and to practice other non-technicalabilities: online training, self-assessment, teamwork and use of foreign languages. It is important that students develop confidence and competence in these skills, which will be required later in their professional tasks and/or in other engineering courses (life-long learning). Furthermore, this paper presents the pedagogical methodology, the results drawn from this experience and an objective performance comparison with another conventional (face-to-face) Java course.

Laser induced forward transfer of silver pastes for printing of fingers in c-si cells.

The main objective of this work is to adapt the Laser Induced Forward Techniques (LIFT), a well- known laser direct writing technique for material transfer, to define metallic contacts (fingers and busbars) onto c-Si cells. The silver paste (with viscosity around 30-50 kcPs) is applied over a glass substrate using a coater. The thickness of the paste can be control changing the deposit parameters. The glass with the silver paste is set at a controlled gap over the c-Si cell. A solid state pulsed laser (532 nm) is focused at the glass/silver interface producing a droplet of silver that it is transferred to the c-Si cell. A scanner is used to print lines. The process parameters (silver paste thickness, gap and laser parameters -spot size, pulse energy and overlapping of pulses) are modified and the morphology of the lines is studied using confocal microscopy. Long lines are printed and the uniformity (in thickness and height) is studied. Some examples of metallization of larger areas (up to 10 cm x 10 cm) are presented.

Incidence of seroconversion to positivity for hepatitis C antibody in repeat blood donors in England, 1993-5

Objective: To estimate the rate of seroconversion to positivity for hepatitis C antibody in repeat blood donors in England and to describe the probable routes of infection in these donors.

Mother to child transmission of hepatitis C virus: prospective study of risk factors and timing of infection in children born to women seronegative for HIV-1

Objective: To determine the risk factors for and timing of vertical transmission of hepatitis C virus in women who are not infected with HIV-1.

Distribución de la gineta (Geneta geneta Linnaeus, 1758) en el Parque Natural de la Sierra de Mariola (C. Valenciana)

Este trabajo de investigación es pionero y original ya que nunca antes se ha realizado un estudio de la gineta (Genetta genetta) dentro del ámbito valenciano y más concretamente sobre la relación de su distribución con los factores geográficos que la condicionan en el PN Sierra de Mariola. Un mejor conocimiento de su ocupación en el espacio será de interés para la definición de medidas de gestión de fauna del Parque. Utilizando técnicas de fototrampeo se han recopilado 95.372 imágenes con algún contacto animal. De estas imágenes, el 0,10% de las fotografías registradas son de gineta y se ha detectado su presencia en 8 de las 63 cuadrículas (4 Km2) del PN Sierra de Mariola (12,70%). Este estudio ha permitido integrar la información recopilada en campo con las bases de datos existentes para concluir que la situación de la gineta en Sierra de Mariola no es preocupante.

Benthic foraminiferal assemblages and paleoproductivity reconstructions for the last 550 kyr of the Ontong Java Plateau, western equatorial Pacific

We analyzed foraminiferal and nannofossil assemblages and stable isotopes in samples from ODP Hole 807A on the Ontong Java Plateau in order to evaluate productivity and carbonate dissolution cycles over the last 550 kyr (kilo year) in the western equatorial Pacific. Our results indicate that productivity was generally higher in glacials than during interglacials, and gradually increased since MIS 13. Carbonate dissolution was weak in deglacial intervals, but often reached a maximum during interglacial to glacial transitions. Carbonate cycles in the western equatorial Pacific were mainly influenced by changes of deep-water properties rather than by local primary productivity. Fluctuations of the estimated thermocline depth were not related to glacial to interglacial alternations, but changed distinctly at ~280 kyr. Before that time the thermocline was relatively shallow and its depth fluctuated at a comparatively high amplitude and low frequency. After 280 kyr, the thermocline was deeper, and its fluctuations were at lower amplitude and higher frequency. These different patterns in productivity and thermocline variability suggest that thermocline dynamics probably were not a controlling factor of biological productivity in the western equatorial Pacific Ocean. In this region, upwelling, the influx of cool, nutrient-rich waters from the eastern equatorial Pacific or of fresh waters from rivers have probably never been important, and their influence on productivity has been negligible over the studied period. Variations in the inferred productivity in general are well correlated with fluctuations in the eolian flux as recorded in the northwestern Pacific, a proxy for the late Quaternary history of the central East Asian dust flux into the Pacific. Therefore, we suggest that the dust flux from the central East Asian continent may have been an important driver of productivity in the western Pacific.

Oxygen and carbon isotope ratios for six planktonic foraminifer species from different water depth, Ontong-Java Plateau, Pacific (Table 2)

Stable isotope analyses and scanning electron micrographs have been carried out on six planktonic forminifera species, Pulleniatina obliquiloculata, Globorotalia tumida, Sphaeroidinella dehiscens, Globigerinoides ruber, Globigerinoides sacculifer and Globigerinoides quadrilobatus from eleven box-cores taken at increasing depths in the equatorial Ontong-Java Plateau (Pacific). This allows us to describe the way dissolution affects the microstructures of the tests of the different species and to quantify the changes of isotopic composition. We may conclude that: 1) dissolution effects on test morphology and stable isotope compositions are species dependent, species with a similar habitat showing a similar trend; 2) the shallow water, thin-shelled species are the first to disappear: scanning electron microscope (SEM) work shows alteration of outer layers. Deep water, thick-shelled species are present in all samples: SEM work shows breakdown and disparition of inner layers; 3) for all species there is a similar trend towards increasing delta18O values with increasing water depths and increasing dissolution. This effect may be as high as 0.6 ? per thousand meters for Globorotalia tumida; 4) below the lysocline, around 3500 m, it appears that 13C/12C ratios slightly increase towards equilibrium values for thick shelled species: G. tumida, P. obliquiloculata and S. dehiscens. 14C dates and isotope stratigraphy of two box-cores show that all samples are recent in age, and exclude upward mixing of glacial deposits as an important factor.

Handbook for evaluating objective prison classification systems /

"June 1992."

Histoire générale des voyages, ou, Nouvelle collection de toutes les relations de voyages par mer et par terre, qui ont été publiées jusqu'à présent dans les différentes langues de toutes les nations connues : ce qui'il y a de plus remarquable, de plus utile et de mieux averé dans les pays ou les voyageurs ont penetré, avec les moeurs des habitans, la religion, les usages, arts, sciences, commerce, manufactures, &c, pour former un systême complet d'histoire & de géographie moderne, qui représente l'état actuel de toutes les nations : enrichi de cartes géographiques et de figures; Tome cinquième

Contiene: Lettre de M. Bellin, ingenieur de la Marine, a M. l'abbé Prevost. - Premiere partie, Livre quatriéme, Premiers voyages des anglois aux Indes Orientales, entrepris par une compagnie de marchands. - [ Se incluyen los viajes de los ingleses: Sir Henri Middleton 1610-1612, Dounton 1610-1615, Hippon 1611-12, Floris 1611-15, Castleton 1612-14, Saris 1611-1614].