Réplicas para alta disponibilidade em arquiteturas orientadas a componentes com suporte de comunicação de grupo

Alta disponibilidade é uma das propriedades mais desejáveis em sistemas computacionais, principalmente em aplicações comerciais que, tipicamente, envolvem acesso a banco de dados e usam transações. Essas aplicações compreendem sistemas bancários e de comércio eletrônico, onde a indisponibilidade de um serviço pode representar substanciais perdas financeiras. Alta disponibilidade pode ser alcançada através de replicação. Se uma das réplicas não está operacional, outra possibilita que determinado serviço seja oferecido. No entanto, réplicas requerem protocolos que assegurem consistência de estado. Comunicação de grupo é uma abstração que tem sido aplicada com eficiência a sistemas distribuídos para implementar protocolos de replicação. Sua aplicação a sistemas práticos com transações e com banco de dados não é comum. Tipicamente, sistemas transacionais usam soluções ad hoc e sincronizam réplicas com protocolos centralizados, que são bloqueantes e, por isso, não asseguram alta disponibilidade. A tecnologia baseada em componentes Enterprise JavaBeans (EJB) é um exemplo de sistema prático que integra distribuição, transações e bancos de dados. Em uma aplicação EJB, o desenvolvedor codifica o serviço funcional que é dependente da aplicação, e os serviços não–funcionais são inseridos automaticamente. A especificação EJB descreve serviços não–funcionais de segurança, de transações e de persistência para bancos de dados, mas não descreve serviços que garantam alta disponibilidade. Neste trabalho, alta disponibilidade é oferecida como uma nova propriedade através da adição de serviços não–funcionais na tecnologia EJB usando abstrações de comunicação de grupo. Os serviços para alta disponibilidade são oferecidos através da arquitetura HA (highly-available architecture) que possui múltiplas camadas. Esses serviços incluem replicação, chaveamento de servidor, gerenciamento de membros do grupo e detecção de membros falhos do grupo. A arquitetura HA baseia-se nos serviços já descritos pela especificação EJB e preserva os serviços EJB existentes. O protocolo de replicação corresponde a uma subcamada, invisível para o usuário final. O serviço EJB é executado por membros em um grupo de réplicas, permitindo a existência de múltiplos bancos de dados idênticos. Conflitos de acesso aos múltiplos bancos de dados são tratados estabelecendo–se uma ordem total para aplicação das atualizações das transações. Esse grupo é modelado como um único componente e gerenciado por um sistema de comunicação de grupo. A combinação de conceitos de bancos de dados com comunicação de grupo demonstra uma interessante solução para aplicações com requisitos de alta disponibilidade, como as aplicações EJB. Os serviços adicionais da arquitetura HA foram implementados em protótipo. A validação através de um protótipo possibilita que experimentos sejam realizados dentro de um ambiente controlado, usando diferentes cargas de trabalho sintéticas. O protótipo combina dois sistemas de código aberto. Essa característica permitiu acesso à implementação e não somente à interface dos componentes dos sistemas em questão. Um dos sistemas implementa a especificação EJB e outro implementa o sistema de comunicação de grupos. Os resultados dos testes realizados com o protótipo mostraram a eficiência da solução proposta. A degradação de desempenho pelo uso de réplicas e da comunicação de grupo é mantida em valores adequados.

Redes-em-Chip : arquiteturas e modelos para avaliação de área e desempenho

Com o advento dos processos submicrônicos, a capacidade de integração de transistores tem atingido níveis que possibilitam a construção de um sistema completo em uma única pastilha de silício. Esses sistemas, denominados sistemas integrados, baseiam-se no reuso de blocos previamente projetados e verificados, os quais são chamados de núcleos ou blocos de propriedade intelectual. Os sistemas integrados atuais incluem algumas poucas dezenas de núcleos, os quais são interconectados por meio de arquiteturas de comunicação baseadas em estruturas dedicadas de canais ponto-a-ponto ou em estruturas reutilizáveis constituídas por canais multiponto, denominadas barramentos. Os futuros sistemas integrados irão incluir de dezenas a centenas de núcleos em um mesmo chip com até alguns bilhões de transistores, sendo que, para atender às pressões do mercado e amortizar os custos de projeto entre vários sistemas, é importante que todos os seus componentes sejam reutilizáveis, incluindo a arquitetura de comunicação. Das arquiteturas utilizadas atualmente, o barramento é a única que oferece reusabilidade. Porém, o seu desempenho em comunicação e o seu consumo de energia degradam com o crescimento do sistema. Para atender aos requisitos dos futuros sistemas integrados, uma nova alternativa de arquitetura de comunicação tem sido proposta na comunidade acadêmica. Essa arquitetura, denominada rede-em-chip, baseia-se nos conceitos utilizados nas redes de interconexão para computadores paralelos. Esta tese se situa nesse contexto e apresenta uma arquitetura de rede-em-chip e um conjunto de modelos para a avaliação de área e desempenho de arquiteturas de comunicação para sistemas integrados. A arquitetura apresentada é denominada SoCIN (System-on-Chip Interconnection Network) e apresenta como diferencial o fato de poder ser dimensionada de modo a atender a requisitos de custo e desempenho da aplicação alvo. Os modelos desenvolvidos permitem a estimativa em alto nível da área em silício e do desempenho de arquiteturas de comunicação do tipo barramento e rede-em-chip. São apresentados resultados que demonstram a efetividade das redes-em-chip e indicam as condições que definem a aplicabilidade das mesmas.

Particionamento de grafos de aplicações e mapeamento em grafos de arquiteturas heterogêneas

Esta pesquisa visa a modelagem de clusters de computadores, utilizando um modelo analítico simples que é representado por um grafo valorado denominado grafo da arquitetura. Para ilustrar tal metodologia, exemplificou-se a modelagem do cluster Myrinet/SCI do Instituto de Informática da UFRGS, que é do tipo heterogêneo e multiprocessado. A pesquisa visa também o estudo de métodos e tecnologias de software para o particionamento de grafos de aplicações e seu respectivo mapeamento sobre grafos de arquiteturas. Encontrar boas partições de grafos pode contribuir com a redução da comunicação entre processadores em uma máquina paralela. Para tal, utilizou-se o grafo da aplicação HIDRA, um dos trabalhos do GMCPAD, que modela o transporte de substâncias no Lago Guaíba. Um fator importante é o crescente avanço da oferta de recursos de alto desempenho como os clusters de computadores. Os clusters podem ser homogêneos, quando possuem um arquitetura com nós de mesma característica como: velocidade de processamento, quantidade de memória RAM e possuem a mesma rede de interconexão interligando-os. Eles também podem ser heterogêneos, quando alguns dos componentes dos nós diferem em capacidade ou tecnologia. A tendência é de clusters homogêneos se tornarem em clusters heterogêneos, como conseqüência das expansões e atualizações. Efetuar um particionamento que distribua a carga em clusters heterogêneos de acordo com o poder computacional de cada nó não é uma tarefa fácil, pois nenhum processador deve ficar ocioso e, tampouco, outros devem ficar sobrecarregados Vários métodos de particionamento e mapeamento de grafos foram estudados e três ferramentas (Chaco, Jostle e o Scotch) foram testadas com a aplicação e com a arquitetura modeladas. Foram realizados, ainda, vários experimentos modificando parâmetros de entrada das ferramentas e os resultados foram analisados. Foram considerados melhores resultados aqueles que apresentaram o menor número de corte de arestas, uma vez que esse parâmetro pode representar a comunicação entre os processadores de uma máquina paralela, e executaram o particionamento/mapeamento no menor tempo. O software Chaco e o software Jostle foram eficientes no balanceamento de carga por gerarem partições com praticamente o mesmo tamanho, sendo os resultados adequados para arquiteturas homogêneas. O software Scotch foi o único que permitiu o mapeamento do grafo da aplicação sobre o grafo da arquitetura com fidelidade, destacando-se também por executar particionamento com melhor qualidade e pela execução dos experimentos em um tempo significativamente menor que as outras ferramentas pesquisadas.

Modelo de um neurônio diferenciador-integrador para representação temporal em arquiteturas conexionistas

O presente trabalho analisa diferentes modelos de representação temporal usados em arquiteturas conexionistas e propõe o uso de um novo modelo neural, chamado Neurônio Diferenciador-Integrador (NDI) para aplicação com processamento de sinais temporais. O NDI pode ser interpretado como filtro digital. Seu funcionamento exige poucos recursos computacionais e pode ser de grande valia em problemas onde a solução ideal depende de uma representação temporal instantânea, facilidade de implementação, modularidade e eliminação de ruído. Após a definição do modelo, o mesmo é sujeito a alguns experimentos teóricos utilizado em conjunto com arquiteturas conexionistas clássicas para resolver problemas que envolvem o tempo, como previsão de séries temporais, controle dinâmico e segmentação de seqüências espaço-temporais. Como conclusão, o modelo neural apresenta grande potencialidade principalmente na robótica, onde é necessário tratar os sinais sensoriais ruidosos do robô de forma rápida e econômica.

Arquiteturas fílmicas

Assim como a arquitetura, o cinema é uma das artes onde o sentido espacial é mais forte. Ao incorporar o tempo como uma de suas dimensões, o espaço fílmico permite que falemos de uma ficção arquitetônica, de uma narratividade que nos faz construir uma via subjetiva de análise que extrapola o mero papel técnico, englobando os papéis crítico e experimental. Acentuando a impressão de realidade pela apresentação de formas em movimento, a arquitetura fílmica desempenha papel orquestral e atua como agente ativo de referência e legitimação espaçotemporal, tornando a experiência cinematográfica única. Mesmo não havendo como não sacrificar a continuidade dentro deste esquema e admitindo que o espaço fílmico seja diferente do real, pois sofre extrema influência de seus condicionantes técnicos , que agem como recortes da realidade e determinam, desta maneira, as relações entre tempo e espaço, o que interessa é que a representação deste espaço possa contribuir para a revelação de outras formas de se enxergar o fenômeno arquitetônico. É justamente a filmabilidade da arquitetura que, numa sociedade onde a comunicação é eminentemente visual, vai de encontro ao seu papel de discurso, de paradigma visual para a própria realidade. Ao pensar o espaço real representando e recriando suas formas, a arquitetura fílmica pode inclusive se configurar como uma espécie de arquitetura marginal, servindo de importante base para questionamentos e proposições sobre si mesma, indicando os gostos, medos e anseios de cada período e lançando novas idéias A arquitetura, banhada por fatores de ordem cultural, econômica, política e social tem, portanto, o poder de sintetizar a experiência espacial fílmica, fazendo da simulação gerada por sua representação peça chave na análise dos espaços imaginários do cinema, já que a sobreposição entre realidade e ficção produz imagens e situações emblemáticas que se refletem na própria percepção espacial e se incorporam definitivamente à vivência urbana individual e coletiva de seus habitantes/espectadores. Pelo alcance atual do cinema é pertinente, portanto, que se investiguem as interfaces entre ambos. Dentro do estudo proposto estão sete filmes com os quais se espera mostrar porção relevante do que se pensou e representou sobre a arquitetura fílmica ao longo dos anos, mostrando que ela é muito mais que mera “cenografia”, pois permite a ligação entre tempo, espaço e homem. Não interessa saber, portanto, se estas arquiteturas são um modelo objetivo de espaço, mas sobretudo se são um laboratório de reflexão sobre uma certa idéia de sociedade

Escolinhas particulares: estudo de caso de escolas de primeiro grau paralelas ao sistema oficial em Vila Kennedy, R.J.

O presente trabalho tenta conhecer como se apresentam as Escolinhas Particulares ao desenvolverem atividades de ensino regular, a nivel de primeiro grau, na residência de moradores do conjunto habitacional de Vila Kennedy, situado na periferia do Rio de Janeiro. Pretende caracterizar seus professores, bem como a clientela que utiliza este recurso. Procura ainda analisar as funções especificamente educacionais desempenhadas pelas Escolinhas, assim como as funções colaterais, com relação às professoras e às mães dos alunos. O estudo de caso foi elaborado a partir de uma abordagem que combina diferentes tecnicas, numa tentativa de considerar o tema sob vários ângulos. Foram utilizados a observação direta, entrevistas, questionários e ainda fontes documentais. Trabalhou-se com diretores e professoras que atuam nas Escolas Oficiais do conjunto até a quarta serie, professores de Escolinhas Particulares, pais e alunos atendidos por estes ultimos. Constatou-se que as Escolinhas mantem uma relação muito estreita com o sistema oficial de ensino, suplementando a atuação deste. São vistas pelas famílias dos alunos como uma forma de obter sucesso na Escola Oficial, conseguir o diploma e melhorar as condições de vida futura dos filhos, ocupando ainda o tempo livre das crianças. Representa, por outro lado, uma estratégia de sobrevivência da mulher pobre - a professora - que, atuando em sua própria residência, sente como atenuado o problema de sua dupla função: dona de casa e professora.

Previsão de desvios em arquiteturas multitarefas simultâneas

A exploração do paralelismo no nível de instrução (ILP) em arquiteturas superescalares é limitada fortemente pelas dependências de controle, as quais são ocasionadas pelas instruções de desvio, e pelas dependências de dados. As arquiteturas SMT (Simultaneous MultiThreaded) buscam explorar um novo nível de paralelismo, denominado paralelismo no nível de tarefa (TLP), para buscar e executar instruções de diversas tarefas ao mesmo tempo. Com isso, enquanto uma tarefa está bloqueada por dependências de controle e de dados, outras tarefas podem continuar executando, mascarando assim as latências de previsões incorretas e de acessos à memória, usando mais eficientemente as unidades funcionais e demais recursos disponíveis. Contudo, o projeto dessas arquiteturas continua a esbarrar nos mesmos problemas associados ao uso de técnicas utilizadas para a exploração de ILP, como a previsão de devios. Além disso, essas arquiteturas trazem novos desafios, como a determinação da maneira mais eficiente de distribuição/compartilhamento de recursos entre as tarefas. Nesse trabalho será apresentada uma topologia para as tabelas de previsão de desvios em arquiteturas multitarefas simultâneas. Além disso, serão desenvolvidas duas análises complementares acerca de previsão de desvios: o impacto da taxa de acertos da previsão de desvios em arquiteturas com pipelines profundos e o impacto da taxa de acerto na previsão do alvo de um desvio. Entre as principais contribuições do trabalho pode-se citar a definição de uma estrutura particionada para as tabelas de previsão em arquiteturas SMT, aliando desempenho a um menor custo de implementação em uma arquitetura real. Além disso, é mostrado que a taxa de acerto da previsão de desvios tem um grande impacto no desempenho das arquiteturas SMT com pipelines profundos, bem como nas causas de bloqueio do estágio de busca quando utiliza-se cache de instruções bloqueantes.

Educação e Arquiteturas Territoriais: possibilidades e limites para melhoria das condições de ensino e aprendizagem das escolas públicas municipais brasileiras

A educação pública municipal brasileira tem apresentado avanços nos últimos anos, com ampliação do acesso ao ensino. Contudo ainda há muito a ser feito em relação à melhoria da qualidade da educação ofertada no país. Algumas experiências vêm tentado contribuir para o avanço da qualidade, buscando novas formas de se pensar a educação e sua gestão. Esta dissertação estudou algumas experiências nacionais que têm pensado a educação a partir de arranjos territoriais colaborativos. Identificamos as possibilidades e os limites desse tipo de experiência para a melhoria das condições de ensino e aprendizagem das escolas públicas municipais brasileiras. Para tanto, partiu-se da discussão do federalismo e da ausência, no caso brasileiro, de mecanismos de cooperação intergovernamental, ampliando o debate a partir dos conceitos de governança (de múltiplos níveis), de formas de cooperação existentes no país e de território na perspectiva da geografia. A partir do estudo de casos empíricos em regiões distintas (Território Chapada Diamantina, na Bahia; Arranjo Noroeste Paulista, em São Paulo; Arranjo Estrada de Ferro Carajás, no Maranhão; e dois consórcios do Sudoeste paulista), buscou-se características, peculiaridades e semelhanças de cada uma dessas experiências para construir um mapa geral sobre os arranjos territoriais colaborativos e suas possíveis contribuições para a melhoria da qualidade do ensino público. O intuito é pensar alternativas e fatores que possam contribuir para uma ação mais colaborativa entre os atores envolvidos com a educação pública no país.

Implementação do algoritmo (RTM) para processamento sísmico em arquiteturas não convencionais

With the growth of energy consumption worldwide, conventional reservoirs, the reservoirs called "easy exploration and production" are not meeting the global energy demand. This has led many researchers to develop projects that will address these needs, companies in the oil sector has invested in techniques that helping in locating and drilling wells. One of the techniques employed in oil exploration process is the reverse time migration (RTM), in English, Reverse Time Migration, which is a method of seismic imaging that produces excellent image of the subsurface. It is algorithm based in calculation on the wave equation. RTM is considered one of the most advanced seismic imaging techniques. The economic value of the oil reserves that require RTM to be localized is very high, this means that the development of these algorithms becomes a competitive differentiator for companies seismic processing. But, it requires great computational power, that it still somehow harms its practical success. The objective of this work is to explore the implementation of this algorithm in unconventional architectures, specifically GPUs using the CUDA by making an analysis of the difficulties in developing the same, as well as the performance of the algorithm in the sequential and parallel version

Estratégias de aplicações sequenciais e paralelas da metaheurística otimização por enxame de partículas ao problema do caixeiro viajante

Particle Swarm Optimization is a metaheuristic that arose in order to simulate the behavior of a number of birds in flight, with its random movement locally, but globally determined. This technique has been widely used to address non-liner continuous problems and yet little explored in discrete problems. This paper presents the operation of this metaheuristic, and propose strategies for implementation of optimization discret problems as form of execution parallel as sequential. The computational experiments were performed to instances of the TSP, selected in the library TSPLIB contenct to 3038 nodes, showing the improvement of performance of parallel methods for their sequential versions, in executation time and results

Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias

The increasing demand for high performance wireless communication systems has shown the inefficiency of the current model of fixed allocation of the radio spectrum. In this context, cognitive radio appears as a more efficient alternative, by providing opportunistic spectrum access, with the maximum bandwidth possible. To ensure these requirements, it is necessary that the transmitter identify opportunities for transmission and the receiver recognizes the parameters defined for the communication signal. The techniques that use cyclostationary analysis can be applied to problems in either spectrum sensing and modulation classification, even in low signal-to-noise ratio (SNR) environments. However, despite the robustness, one of the main disadvantages of cyclostationarity is the high computational cost for calculating its functions. This work proposes efficient architectures for obtaining cyclostationary features to be employed in either spectrum sensing and automatic modulation classification (AMC). In the context of spectrum sensing, a parallelized algorithm for extracting cyclostationary features of communication signals is presented. The performance of this features extractor parallelization is evaluated by speedup and parallel eficiency metrics. The architecture for spectrum sensing is analyzed for several configuration of false alarm probability, SNR levels and observation time for BPSK and QPSK modulations. In the context of AMC, the reduced alpha-profile is proposed as as a cyclostationary signature calculated for a reduced cyclic frequencies set. This signature is validated by a modulation classification architecture based on pattern matching. The architecture for AMC is investigated for correct classification rates of AM, BPSK, QPSK, MSK and FSK modulations, considering several scenarios of observation length and SNR levels. The numerical results of performance obtained in this work show the eficiency of the proposed architectures

Análise da magnetohidrodinâmica com transferência de calor em canais de placas paralelas via transformação integral

The main goal of the present work is related to the dynamics of the steady state, incompressible, laminar flow with heat transfer, of an electrically conducting and Newtonian fluid inside a flat parallel-plate channel under the action of an external and uniform magnetic field. For solution of the governing equations, written in the parabolic boundary layer and stream-function formulation, it was employed the hybrid, numericalanalytical, approach known as Generalized Integral Transform Technique (GITT). The flow is sustained by a pressure gradient and the magnetic field is applied in the direction normal to the flow and is assumed that normal magnetic field is kept uniform, remaining larger than any other fields generated in other directions. In order to evaluate the influence of the applied magnetic field on both entrance regions, thermal and hydrodynamic, for this forced convection problem, as well as for validating purposes of the adopted solution methodology, two kinds of channel entry conditions for the velocity field were used: an uniform and an non-MHD parabolic profile. On the other hand, for the thermal problem only an uniform temperature profile at the channel inlet was employed as boundary condition. Along the channel wall, plates are maintained at constant temperature, either equal to or different from each other. Results for the velocity and temperature fields as well as for the main related potentials are produced and compared, for validation purposes, to results reported on literature as function of the main dimensionless governing parameters as Reynolds and Hartman numbers, for typical situations. Finally, in order to illustrate the consistency of the integral transform method, convergence analyses are also effectuated and presented

Modelagem de arquiteturas reconfiguráveis com espaços de Chu

The Reconfigurables Architectures had appeares as an alternative to the ASICs and the GGP, keeping a balance between flexibility and performance. This work presents a proposal for the modeling of Reconfigurables with Chu Spaces, describing the subjects main about this thematic. The solution proposal consists of a modeling that uses a generalization of the Chu Spaces, called of Chu nets, to model the configurations of a Reconfigurables Architectures. To validate the models, three algorithms had been developed and implemented to compose configurable logic blocks, detection of controllability and observability in applications for Reconfigurables Architectures modeled by Chu nets