Algorithm-oriented design of efficient many-core architectures applied to dense matrix multiplication

Recent integrated circuit technologies have opened the possibility to design parallel architectures with hundreds of cores on a single chip. The design space of these parallel architectures is huge with many architectural options. Exploring the design space gets even more difficult if, beyond performance and area, we also consider extra metrics like performance and area efficiency, where the designer tries to design the architecture with the best performance per chip area and the best sustainable performance. In this paper we present an algorithm-oriented approach to design a many-core architecture. Instead of doing the design space exploration of the many core architecture based on the experimental execution results of a particular benchmark of algorithms, our approach is to make a formal analysis of the algorithms considering the main architectural aspects and to determine how each particular architectural aspect is related to the performance of the architecture when running an algorithm or set of algorithms. The architectural aspects considered include the number of cores, the local memory available in each core, the communication bandwidth between the many-core architecture and the external memory and the memory hierarchy. To exemplify the approach we did a theoretical analysis of a dense matrix multiplication algorithm and determined an equation that relates the number of execution cycles with the architectural parameters. Based on this equation a many-core architecture has been designed. The results obtained indicate that a 100 mm(2) integrated circuit design of the proposed architecture, using a 65 nm technology, is able to achieve 464 GFLOPs (double precision floating-point) for a memory bandwidth of 16 GB/s. This corresponds to a performance efficiency of 71 %. Considering a 45 nm technology, a 100 mm(2) chip attains 833 GFLOPs which corresponds to 84 % of peak performance These figures are better than those obtained by previous many-core architectures, except for the area efficiency which is limited by the lower memory bandwidth considered. The results achieved are also better than those of previous state-of-the-art many-cores architectures designed specifically to achieve high performance for matrix multiplication.

PINPIN a-Si: H based structures for X-ray image detection using the laser scanning technique

Conventional film based X-ray imaging systems are being replaced by their digital equivalents. Different approaches are being followed by considering direct or indirect conversion, with the later technique dominating. The typical, indirect conversion, X-ray panel detector uses a phosphor for X-ray conversion coupled to a large area array of amorphous silicon based optical sensors and a couple of switching thin film transistors (TFT). The pixel information can then be readout by switching the correspondent line and column transistors, routing the signal to an external amplifier. In this work we follow an alternative approach, where the electrical switching performed by the TFT is replaced by optical scanning using a low power laser beam and a sensing/switching PINPIN structure, thus resulting in a simpler device. The optically active device is a PINPIN array, sharing both front and back electrical contacts, deposited over a glass substrate. During X-ray exposure, each sensing side photodiode collects photons generated by the scintillator screen (560 nm), charging its internal capacitance. Subsequently a laser beam (445 nm) scans the switching diodes (back side) retrieving the stored charge in a sequential way, reconstructing the image. In this paper we present recent work on the optoelectronic characterization of the PINPIN structure to be incorporated in the X-ray image sensor. The results from the optoelectronic characterization of the device and the dependence on scanning beam parameters are presented and discussed. Preliminary results of line scans are also presented. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

UltramicroELISA para la detección de anticuerpos IgM anti M. leprae

La disponibilidad del sistema Ultramicroanalítico (SUMA) y de un antígeno especie-específico del M. leprae obtenido mediante síntesis química, permitió la normalización y validación de un ultramicroELISA para la detección de anticuerpos IgM específicos a esta micobacteria. El análisis de 433 sueros de banco de sangre y 265 sueros usados para validar el método y clasificados en un grupo control de donantes de banco de sangre (100), un grupo de pacientes tuberculosos (50), un grupo de enfermos de lepra (65) y un grupo de contactos de estos enfermos (50), mostró la especificidad del ensayo para evidenciar la infección con el M. leprae. Los resultados obtenidos del estudio adicional de 140 muestras de suero de contactos de enfermos estuvieron estrechamente correlacionados (r = 0,98) con los resultados obtenidos por la técnica de microELISA convencional. La utilización del SUMA no solo permite un notable ahorro de reactivos si no además facilita la lectura, cálculo, validación y almacenamiento automático de los resultados.

Simple laccase-based biosensor for formetanate hydrochloride quantification in fruits

This work describes the development of an electrochemical enzymatic biosensor for quantification of the pesticide formetanate hydrochloride (FMT). It is based on a gold electrode modified with electrodeposited gold nanoparticles and laccase. The principle behind its development relies on FMT's capacity to inhibit the laccase catalytic reaction that occurs in the presence of phenolic substrates. The optimum values for the relevant experimental variables such as gold nanoparticles electrochemical deposition (at − 0.2 V for 100 s), laccase immobilization (via glutaraldehyde cross-linking), laccase concentration (12.4 mg/mL), substrate selection and concentration (5.83×10−5 M of aminophenol), pH (5.0), buffer (Britton–Robinson), and square-wave voltammetric parameters were determined. The developed biosensor was successfully applied to FMT determination in mango and grapes. The attained limit of detection was 9.5×10−8 ± 9.5×10−10 M (0.02 ± 2.6×10−4 mg/kg on a fresh fruit weight basis). Recoveries for the five tested spiking levels ranged from 95.5 ± 2.9 (grapes) to 108.6 ± 2.5% (mango). The results indicated that the proposed device presents suitable characteristics in terms of sensitivity (20.58 ± 0.49 A/μM), linearity (9.43×10−7 to 1.13×10−5 M), accuracy, repeatability (RSD of 1.4%), reproducibility (RSD of 1.8%) and stability (19 days) for testing of compliance with established maximum residue limits of FMT in fruits and vegetables.

Simulation of a-Si PV system grid connected by boost and inverter

This paper is about a PV system connected to the electric grid by power electronic converters, using classical PI controller. The modelling for the converters emulates the association of a DC-DC boost with a two-level power inverter (TwLI) or three-level power inverter (ThLI) in order to follow the performance of a testing experimental system. Pulse width modulation (PWMo) by sliding mode control (SMCo) associated with space vector modulation (SVMo) is applied to the boost and the inverter. The PV system is described by the five parameters equivalent circuit. Parameter identification and simulation studies are performed for comparison with the testing experimental system.

Simulation of a-Si PV system linked to the grid by DC boost and three-level inverter under cloud scope

This paper is about a PV system linked to the electric grid through power converters under cloud scope. The PV system is modeled by the five parameters equivalent circuit and a MPPT procedure is integrated into the modeling. The modeling for the converters models the association of a DC-DC boost with a three-level inverter. PI controllers are used with PWM by sliding mode control associated with space vector modulation controlling the booster and the inverter. A case study addresses a simulation to assess the performance of a PV system linked to the electric grid. Conclusions regarding the integration of the PV system into the electric grid are presented. © IFIP International Federation for Information Processing 2015.

Comportamento de células solares fotovoltaicas de Si-a em campo e sua degradação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Microelectrónica e Nanotecnologia

Matemática 100 stress: um projeto aberto no IPP

A Era Tecnológica em que nos vemos inseridos, cujos avanços acontecem a uma velocidade vertiginosa exige, por parte das Instituições de Ensino Superior (IES) uma atitude proactiva no sentido de utilização dos muitos recursos disponíveis. Por outro lado, os elementos próprios da sociedade da informação – flexibilidade, formação ao longo da vida, acessibilidade à informação, mobilidade, entre muito outros – atuam como fortes impulsionadores externos para que as IES procurem e analisem novas modalidades formativas. Perante a mobilidade crescente, que se tem revelado massiva, a aprendizagem tende a ser cada vez mais individualizada, visual e prática. A conjugação de várias formas/tipologias de transmissão de conhecimento, de métodos didáticos e mesmo de ambientes e situações de aprendizagem induzem uma melhor adaptação do estudante, que poderá procurar aqueles que melhor vão ao encontro das suas expetativas, isto é, favorecem um processo de ensino-aprendizagem eficiente na perspetiva da forma de aprender de cada um. A definição de políticas estratégicas relacionadas com novas modalidades de ensino/formação tem sido uma preocupação constante na nossa instituição, nomeadamente no domínio do ensino à distância, seja ele e-Learning, b-Learning ou, mais recentemente, “open-Learning”, onde se inserem os MOOC – Massive Open Online Courses (não esquecendo a vertente m-Learning), de acordo com as várias tendências europeias (OECD, 2007) (Comissão Europeia, 2014) e com os objetivos da “Europa 2020”. Neste sentido surge o Projeto Matemática 100 STRESS, integrado no projeto e-IPP | Unidade de e-Learning do Politécnico do Porto que criou a sua plataforma MOOC, abrindo em junho de 2014 o seu primeiro curso – Probabilidades e Combinatória. Pretendemos dar a conhecer este Projeto, e em particular este curso, que envolveu vários docentes de diferentes unidades orgânicas do IPP.

Desenvolvimento de células solares de Si nano-estruturado para aplicação em azulejos solares

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais, pela Universidade Nova de Lisboa,Faculdade de Ciências e Tecnologia

Natura semper in se curva – A vinculação a si e a possibilidade de desvinculação segundo Duns Escoto

Dissertação apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Filosofia Geral

A imagem de si e o reconhecimento dos outros: o professor do 1º Ciclo do Ensino Básico

O tema da identidade é induzido pela pergunta: quem sou eu? Quem somos nós? Ser professor depende da imagem que o professor tem de si mesmo e da imagem social que lhe reconhece essa categoria. Pretendemos, nesta comunicação, encontrar uma interface de representações que traduzam a identidade profissional docente do professor do 1º Ciclo do Ensino Básico pelo seu olhar e pelo olhar dos outros. Recorremos a “avaliação 360 º” que envolve Professores, Encarregados de Educação, Presidentes do Conselho Directivo, Formadores e Director de Centro de Formação. Abordar o professor na actualidade significa constatar novas representações do ensino, do acto de ensinar e do saber dos professores, significa prever novos rumos para a escola, novos modos de educação e de gestão do trabalho docente. Concluiu-se que o sistema educativo caminhará para a excelência a partir do momento em que todos os seus participantes estiverem alinhados com a mesma missão para atingirem a visão da educação que melhor serve a sociedade.

Produção de SCO (Single Cell Oil) para biodiesel a partir da microalga Chlorella protothecoides em diversos bioreactores com troca simbiótica de correntes gasosas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Estudo da turvação em rede de abastecimento de água a alta pressão no grande porto

A turvação é uma das principais preocupações das empresas de rede de distribuição de água potável. Para se saber a sua origem existem diversos mecanismos, sugeridos em bibliografia, que explicam a formação de depósitos de partículas nas tubagens, que se acumulam em camadas sobrepostas, criando entre si forças de coesão. A turvação pode surgir se o caudal ou a velocidade na tubagem aumentar, por alguma razão, pois um aumento da tensão de corte sobre o depósito, pode superar as forças de coesão levando à sua ressuspensão. Esta explicação é traduzida matematicamente pelo modelo PODDS (Prediction of Discolouration in Drinking Water Distribtuion System). O modelo PODDS foi compilado em EPANET recentemente por uma equipa de investigadores da Universidade de Sheffield e foi utilizado para fazer o estudo num ramal da empresa AdDP - Águas do Douro e Paiva, SA. Os resultados das simulações permitirão prever o caudal mínimo teórico a utilizar no ramal que origina o valor limite de turvação. Foram realizados ensaios de variação do caudal no ramal de Jovim-Ramalde para a calibração do modelo. Os parâmetros obtidos foram: Cmáx igual a 100 NTUm, b e n igual a 1, k é igual -1 NTUm3/N, e por fim, P igual a 0,0001 NTUm3/N.s. Após calibração do modelo realizaram-se simulações com atualização das forças de coesão para conhecer o caudal que provocaria a mobilização das partículas até uma turvação de 4 NTU e concluiu-se que o valor seria de 4,32 m3/s. O tempo necessário para regressar a valores inferiores a 1 NTU também foi determinado e 4 horas e 8 minutos foi o valor alcançado. Por fim realizou-se um estudo da influência da temperatura neste modelo e o resultado mostrou que este parâmetro é pouco influente para a gama de temperaturas considerada.

Coarctação Isolada da Aorta: Experiência em 100 Doentes Consecutivos

INTRODUCTION: Coarctation of the aorta (CoA) is a stenosis usually located in the descending aorta. Treatment consists of surgical or percutaneous removal of the obstruction and presents excellent immediate results but significant residual problems often persist. OBJECTIVES: To describe the presentation, treatment and long-term evolution of a population of 100 unselected consecutive patients with isolated CoA in a single pediatric cardiology center. METHODS: This was a retrospective study of all patients with isolated CoA treated during4 the last 21 years (1987-2008). RESULTS: The patients (n=100, 68.3% male) were diagnosed at a median age of 94 days (1 day to 16 years). The clinical presentation differed between patients aged less or more than one year, the former presenting with heart failure and the latter being asymptomatic with evidence of hypertension (88 and 63%, respectively; p < 0.01). Treatment, a median of 8 days after diagnosis, was surgical in 79 cases (20 end-to-end anastomosis, 31 subclavian flap, 28 patch) and percutaneous in the remaining 21 (15 balloon angioplasty, 6 with stenting). The mean age of surgical patients was younger than in those treated percutaneously (3.4 vs. 7.5 years; p < 0.01). Immediate mortality was 2% and occurred in the surgical group. There was no late mortality, in a mean follow-up of 7.2 +/- 5.4 years. Recoarctation occurred in 8 patients (6 surgical, 2 percutaneous). There are 46 patients who currently have hypertension (19 at rest, 27 with effort), their median age at diagnosis being older than the others (23 vs. 995 days; p < 0.01). CONCLUSIONS: Isolated CoA has an excellent short-term prognosis but a significant incidence of long-term complications, and should thus no longer be seen as a simple obstruction in the descending aorta, but rather as a complex pathology that requires careful follow-up after treatment. Its potentially insidious presentation requires a high level of clinical suspicion, femoral pulse palpation during physical examination of newborns and older children being particularly important. Delay in treatment has an impact on late morbidity and mortality. Taking into account the data currently available on late and immediate results, the final choice of therapeutic technique depends on the patient's age, associated lesions and the experience of the medical-surgical team. Hypertension should be closely monitored in the follow-up of these patients, as well as its risk factors and complications.