A System-Level Simulation Model for a Protocol Processor

As the development of integrated circuit technology continues to follow Moore’s law the complexity of circuits increases exponentially. Traditional hardware description languages such as VHDL and Verilog are no longer powerful enough to cope with this level of complexity and do not provide facilities for hardware/software codesign. Languages such as SystemC are intended to solve these problems by combining the powerful expression of high level programming languages and hardware oriented facilities of hardware description languages. To fully replace older languages in the desing flow of digital systems SystemC should also be synthesizable. The devices required by modern high speed networks often share the same tight constraints for e.g. size, power consumption and price with embedded systems but have also very demanding real time and quality of service requirements that are difficult to satisfy with general purpose processors. Dedicated hardware blocks of an application specific instruction set processor are one way to combine fast processing speed, energy efficiency, flexibility and relatively low time-to-market. Common features can be identified in the network processing domain making it possible to develop specialized but configurable processor architectures. One such architecture is the TACO which is based on transport triggered architecture. The architecture offers a high degree of parallelism and modularity and greatly simplified instruction decoding. For this M.Sc.(Tech) thesis, a simulation environment for the TACO architecture was developed with SystemC 2.2 using an old version written with SystemC 1.0 as a starting point. The environment enables rapid design space exploration by providing facilities for hw/sw codesign and simulation and an extendable library of automatically configured reusable hardware blocks. Other topics that are covered are the differences between SystemC 1.0 and 2.2 from the viewpoint of hardware modeling, and compilation of a SystemC model into synthesizable VHDL with Celoxica Agility SystemC Compiler. A simulation model for a processor for TCP/IP packet validation was designed and tested as a test case for the environment.

Acute and Chronic Altitude-Induced Cognitive Dysfunction in Children and Adolescents.

OBJECTIVE: To assess whether exposure to high altitude induces cognitive dysfunction in young healthy European children and adolescents during acute, short-term exposure to an altitude of 3450 m and in an age-matched European population permanently living at this altitude. STUDY DESIGN: We tested executive function (inhibition, shifting, and working memory), memory (verbal, short-term visuospatial, and verbal episodic memory), and speed processing ability in: (1) 48 healthy nonacclimatized European children and adolescents, 24 hours after arrival at high altitude and 3 months after return to low altitude; (2) 21 matched European subjects permanently living at high altitude; and (3) a matched control group tested twice at low altitude. RESULTS: Short-term hypoxia significantly impaired all but 2 (visuospatial memory and processing speed) of the neuropsychological abilities that were tested. These impairments were even more severe in the children permanently living at high altitude. Three months after return to low altitude, the neuropsychological performances significantly improved and were comparable with those observed in the control group tested only at low altitude. CONCLUSIONS: Acute short-term exposure to an altitude at which major tourist destinations are located induces marked executive and memory deficits in healthy children. These deficits are equally marked or more severe in children permanently living at high altitude and are expected to impair their learning abilities.

Pienpuun hyödyntäminen havuvanerin valmistuksessa

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää pienpuun käytön vaikutuksia Pellos 1 ja Pellos 2 -havuvaneritehtaiden kannattavuuteen. Työssä tutkitaan myös sitä, miten suuria määriä pienpuuta Pellos 1:llä on mahdollista hyödyntää, ja millaisilla keinoilla sekä investoinneilla pienpuun sorvausta voidaan tehostaa. Tutkimuksessa esitettävät laskelmat perustuvat Pekka Hyttisen vuonna 2000 valmistuneen diplomityön koeajojen tuloksiin. Pienpuulla tarkoitetaan tässä yhteydessä latvaläpimitaltaan 170–220 millimetriä paksua tukkia. Kannattavuuslaskelmien tuloksena esitetään Pellos 1:n ja Pellos 2:n tuotantokapasiteetin, hyötysuhteen, muuttuvien kustannusten ja myyntikatteen muuttuminen puun latvaläpimittaluokan funktiona. Lisäksi vertaillaan Pellos 1:n ja Pellos 2:n tunnuslukujen välisiä suhteita ja selvitetään, kummalla tehtaalla pienpuun käyttö vanerin valmistuksen raaka-aineena on järkevämpää. Diplomityön toinen tutkimusosa koskee Pellos 1:llä käsiteltävän pienpuun maksimimäärää sekä tehtaan katkaisu- ja sorviosaston toimintaa. Pellos 1:n suurimpaan mahdolliseen pienpuun käsittelymäärään vaikuttaa teknisten ja tuotannollisten rajoitusten lisäksi myös tukkijakauman rakenne sekä pienpuun käytön lisäämisestä aiheutuva puuraaka-aineen lisätarve. Pienpuun käyttö nostaa katkaisu- ja sorviosastolla käsiteltävää puun kappalemäärää, minkä seurauksena koneiden prosessointinopeus joutuu koetukselle. Tutkimuksen lopussa käsitellään modernisointikohteita, joilla sorvauksen saantoa pystyttäisiin parantamaan ja sorvien toimintaa nopeuttamaan.

Cognitive Functions After Traumatic Brain Injury. A 30-year Follow-up Study

Many cognitive deficits after TBI (traumatic brain injury) are well known, such as memory and concentration problems, as well as reduced information-processing speed. What happens to patients and cognitive functioning after immediate recovery is poorly known. Cognitive functioning is flexible and may be influenced by genetic, psychological and environmental factors decades after TBI. The general aim of this thesis was to describe the long-term cognitive course after TBI, to find variables that may contribute to it, and how the cognitive functions after TBI are associated with specific medical factors and reduced survival. The original study group consisted of 192 patients with TBI who were originally assessed with the Mild Deterioration Battery (MDB) on average two years after the injury, during the years 1966 – 1972. During a 30-year follow-up, we studied the risks for reduced survival, and the mortality of the patients was compared with the general population using the Standardized Mortality Ratio (SMR). Sixty-one patients were re-assessed during 1998-2000. These patients were evaluated with the MDB, computerized testing, and with various other neuropsychological methods for attention and executive functions. Apolipoprotein-E (ApoE) genotyping and magnetic resonance imaging (MRI) based on volumetric analysis of the hippocampus and lateral ventricles were performed. Depressive symptoms were evaluated with the short form of the Beck depression inventory. The cognitive performance at follow-up was compared with a control group that was similar to the study group in regard to age and education. The cognitive outcome of the patients with TBI varied after three decades. The majority of the patients showed a decline in their cognitive level, the rest either improved or stayed at the same level. Male gender and higher age at injury were significant risk factors for the decline. Whereas most cognitive domains declined during the follow-up, semantic memory behaved in the opposite way, showing recovery after TBI. In the follow-up assessment, the memory decline and impairments in the set-shifting domain of executive functions were associated with MRI-volumetric measures, whereas reduction in information-processing speed was not associated with the MRI measures. The presence of local contusions was only weakly associated with cognitive functions. Only few cognitive methods for attention were capable of discriminating TBI patients with and without depressive symptoms. On the other hand, most complex attentional tests were sensitive enough to discriminate TBI patients (non-depressive) from controls. This means that complex attention functions, mediated by the frontal lobes, are relatively independent of depressive symptoms post-TBI. The presence of ApoE4 was associated with different kinds of memory processes including verbal and visual episodic memory, semantic memory and verbal working memory, depending on the length of time since TBI. Many other cognitive processes were not affected by the presence of ApoE4. Age at injury and poor vocational outcome were independent risk factors for reduced survival in the multivariate analysis. Late mortality was higher among younger subjects (age < 40 years at death) compared with the general population which should be borne in mind when assessing the need for rehabilitation services and long-term follow-up after TBI.

Neuropsychological dysfunction related to earlier occupational exposure to mercury vapor

We assessed the neuropsychological test performances of 26 patients (mean age = 41.5 ± 6.1 years; mean years of education = 9.8 ± 1.8; 20 males) diagnosed with chronic occupational mercurialism who were former workers at a fluorescent lamp factory. They had been exposed to elemental mercury for an average of 10.2 ± 3.8 years and had been away from this work for 6 ± 4.7 years. Mean urinary mercury concentrations 1 year after cessation of work were 1.8 ± 0.9 µg/g creatinine. Twenty control subjects matched for age, gender, and education (18 males) were used for comparison. Neuropsychological assessment included attention, inhibitory control, verbal and visual memory, verbal fluency, manual dexterity, visual-spatial function, executive function, and semantic knowledge tests. The Beck Depression Inventory and the State and Trait Inventory were used to assess depression and anxiety symptoms, respectively. The raw score for the group exposed to mercury indicated slower information processing speed, inferior performance in psychomotor speed, verbal spontaneous recall memory, and manual dexterity of the dominant hand and non-dominant hand (P < 0.05). In addition, the patients showed increased depression and anxiety symptoms (P < 0.001). A statistically significant correlation (Pearson) was demonstrable between mean urinary mercury and anxiety trait (r = 0.75, P = 0.03). The neuropsychological performances of the former workers suggest that occupational exposure to elemental mercury has long-term effects on information processing and psychomotor function, with increased depression and anxiety also possibly reflecting the psychosocial context.

Prédiction des habiletés et habitudes de conduite automobile sécuritaire chez les conducteurs âgés : apport de la neuropsychologie clinique

L’insécurité routière chez les conducteurs âgés est attribuable en partie, aux effets délétères du vieillissement normal sur le fonctionnement cognitif. Les méthodes d’évaluation neuropsychologique par les tests ayant montré une certaine efficacité dans le cas du dépistage des habiletés de conduite chez les conducteurs âgés atteints d’affections neurologiques pathologiques, la présente thèse vise à évaluer la pertinence de cette approche chez les conducteurs vieillissants de la population générale. Le principal objectif de cette thèse est ainsi d’obtenir une vue d’ensemble sur le rôle et la sensibilité des mesures neuropsychologiques dans la prédiction des habiletés et habitudes de conduite automobile sécuritaire chez les conducteurs âgés. Dans la même perspective, la thèse explore d’autre part le rôle de variables sociodémographiques et psychologiques. L’article 1 évalue la validité prédictive de sept tests des fonctions visuo-attentionnelles et de la mémoire de travail en regard des habiletés de détection périphérique chez 50 conducteurs âgés de 62 à 83 ans. L’étude sur simulateur de conduite comprend une condition de conduite simple et une condition plus soutenue incluant une distraction téléphonique de type « mains-libres ». Selon les résultats, certains tests cognitifs prédisent bien les temps de détection. En outre, la validité prédictive des tests est plus importante dans la situation de conduite plus exigeante. Cela dit, les résultats de l’article 2 révèlent que le recours aux stratégies d’évitement des situations exigeantes est plus prononcé chez les individus qui présentent des faiblesses à certains des tests neuropsychologiques proposés. Les résultats indiquent en outre que l’utilisation des stratégies d’évitement routier est plus fréquente chez les conducteurs ayant tendance à déprécier leurs habiletés de conduite générales, à exprimer une moindre perception de contrôle ainsi qu’une attitude défavorable à l’endroit des situations de conduite complexes ou risquées. Les stratégies d’évitement se révèlent donc comme des réponses autorégulatrices proportionnelles aux limitations cognitives et aux perceptions individuelles. Dans les deux études, l’âge ne permet pas d’expliquer les différences individuelles, ceci ni en termes d’habiletés de détection périphérique ni de tendances autorégulatrices. Le rôle du genre est cependant plus nuancé. Ainsi, le principal apport de la présente thèse réside dans la constatation que si d’une part, certaines limitations neuropsychologiques sont associées à une réduction des habiletés de détection périphérique, ces mêmes limitations s’accompagnent aussi de mesures autorégulatrices qui peuvent contribuer à réduire le risque routier. Il appert conséquemment que les méthodes de dépistage de l’insécurité routière chez les conducteurs âgés se basant sur l’évaluation des limitations cognitives et attentionnelles doivent également rechercher et évaluer la teneur de leurs comportements routiers autorégulateurs. Dans le contexte de vieillissement de la population, des interventions pourront également miser sur le renforcement de ces comportements.

Lien entre l'activité pariéto-occipitale enregistrée pendant une tâche de mémoire à court terme visuelle et les habiletés mathématiques : une étude en magnétoencéphalographie

La mémoire à court terme visuelle (MCTv) est un système qui permet le maintien temporaire de l’information visuelle en mémoire. La capacité en mémoire à court terme se définit par le nombre d’items qu’un individu peut maintenir en mémoire sur une courte période de temps et est limitée à environ quatre items. Il a été démontré que la capacité en MCTv et les habiletés mathématiques sont étroitement liées. La MCTv est utile dans beaucoup de composantes liées aux mathématiques, comme la résolution de problèmes, la visualisation mentale et l’arithmétique. En outre, la MCTv et le raisonnement mathématique font appel à des régions similaires du cerveau, notamment dans le cortex pariétal. Le sillon intrapariétal (SIP) semble être particulièrement important, autant dans la réalisation de tâches liées à la MCTv qu’aux habiletés mathématiques. Nous avons créé une tâche de MCTv que 15 participants adultes en santé ont réalisée pendant que nous enregistrions leur activité cérébrale à l’aide de la magnétoencéphalographie (MEG). Nous nous sommes intéressés principalement à la composante SPCM. Une évaluation neuropsychologique a également été administrée aux participants. Nous souhaitions tester l’hypothèse selon laquelle l’activité cérébrale aux capteurs pariéto-occipitaux pendant la tâche de MCTv en MEG sera liée à la performance en mathématiques. Les résultats indiquent que l’amplitude de l’activité pariéto-occipitale pendant la tâche de MCTv permet de prédire les habiletés mathématiques ainsi que la performance dans une tâche de raisonnement perceptif. Ces résultats permettent de confirmer le lien existant entre les habiletés mathématiques et le fonctionnement sous-jacent à la MCTv.

Transfert et traitement de l’information visuomotrice dans le cerveau autiste : intégrité et hétérogénéité

En plus de la triade de symptômes caractérisant l’autisme, ce trouble neurodévelopmental est associé à des particularités perceptives et motrices et, au niveau cérébral, par une connectivité atypique entre les différentes régions du cerveau. Au niveau anatomique, un des résultats les plus communs est la réduction du corps calleux. Toutefois, des effets directs de cette altération anatomique sur l’intégrité et l’efficacité du transfert interhémisphérique restent à être démontrés. Pour la présente thèse, trois différentes études investiguent différents aspects du traitement de l’information visuomotrice : le transfert interhémisphérique entre les régions bilatérales motrices et visuelles, la vitesse de traitement perceptif, et les habiletés motrices visuellement guidées. Dans la première étude, le paradigme visuomoteur de Poffenberger a été utilisé pour mesurer le temps de transfert interhémisphérique (TTIH). L’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) et structurale ainsi que l’imagerie de diffusion ont aussi été utilisées pour étudier les réseaux cérébraux impliqués dans la tâche de Poffenberger. Les autistes ont été comparés à un groupe d’individus à développement typique. La deuxième étude avait pour but d’investiguer la vitesse de traitement perceptif en autisme. Dans la troisième étude, deux tâches motrices (Purdue et Annett) ont été utilisées pour examiner la nature et l’importance des déficits moteurs. La tâche de Purdue inclut deux conditions bimanuelles utilisées comme indice additionnel d’intégration interhémisphérique. Dans les études 2 et 3, le groupe d’autistes a aussi été comparé à un groupe d’individus Asperger afin de voir si, et comment, les deux sous-groupes peuvent être distingués en ce qui concerne le traitement visuel et les déficits moteurs. Aucune différence entre les groupes n’a été observée en termes de TTIH. Les résultats de l’étude IRMf révèlent des différences d’activations corticales en lien avec la tâche de Poffenberger. Dans les groupes d’autistes et de typiques, l’efficacité de la communication interhémisphérique était associée à différentes portions du corps calleux (frontales/motrices chez les typiques, postérieures/visuelles chez les autistes). De façon globale, les résultats de cette étude démontrent un patron atypique de transfert interhémisphérique de l’information visuomotrice en autisme, reflétant un rôle plus important des mécanismes visuels dans le comportement sensorimoteur possiblement en lien avec une réorganisation cérébrale. Les résultats des études comportementales 2 et 3 indiquent que les autistes excellent dans la tâche mesurant la vitesse de traitement perceptif alors que les Asperger accomplissent la tâche à des niveaux similaires à ceux des typiques. La nature des déficits moteurs diffère aussi entre les deux sous-groupes; la dextérité et la coordination bimanuelle est affectée chez les individus Asperger mais pas chez les autistes, qui eux sont plus atteints au niveau de la rapidité unimanuelle. Les sous-groupes d’autistes et de syndrome d’Asperger sont caractérisés par des profils cognitifs différents dont les particularités perceptives et motrices font partie intégrante.

Estudio de asociación entre genotipo de DAT1 y transtorno por déficit de atención / hiperactividad

Introducción: El TDAH tiene un componente genético importante; el gen de transportador de Dopamina (DAT1) se ha asociado con susceptibilidad al TDAH y con sus endofenotipos. El VNTR de 40pb en la región 3’UTR aumenta la expresión del DAT1. En Colombia no hay ningún estudio previo que indique evidencia de la asociación genética entre TDAH y el gen DAT1. Objetivo: Determinar asociación entre el VNTR del DAT1 y el fenotipo y/o endofenotipos del TDAH. Métodos: Se seleccionaron 73 pacientes con TDAH y 75 controles, se valoró en los casos inteligencia y funciones ejecutivas. Mediante (PCR) se amplificó el VNTR DAT1. Se establecieron estadísticos genético poblacionales, análisis de asociación y de regresión logística entre las pruebas neuropsicológicas y genotipo. Resultado: El polimorfismo del DAT1 no mostró asociación con TDAH, ni con alteraciones en las funciones ejecutivas. El genotipo 10/10 del VNTR DAT1 se encontró asociado con el índice de velocidad de procesamiento (p <0,05). En el subgrupo hiperactividad hubo asociación con algunas subpruebas de flexibilidad cognitiva, número de respuestas correctas, total de errores, número de respuestas perseverativas (p ≤ 0.01). En el subgrupo mixto se asoció con índice de comprensión verbal (p <0,05). Conclusiones: No hubo asociación entre el polimorfismo VNTR (DAT1) y el fenotipo de TDAH. Se encontraron asociaciones entre genotipo y algunos test de flexibilidad cognitiva e índice de comprensión verbal. Se establecieron los estadísticos genético poblacionales de este polimorfismo para la población analizada, el cual corresponde al primer reporte de una muestra de nuestro país.

An experimental comparison between rival theories of rapid automatized naming performance and its relationship to reading

Two studies investigated the degree to which the relationship between rapid automatized naming (RAN) performance and reading development is driven by shared phonological processes. Study 1 assessed RAN, phonological awareness, and reading performance in 1010 7- to -10 year-olds. Results showed that RAN deficits occurred in the absence of phonological awareness deficits. These were accompanied by modest reading delays. In structural equation modeling, solutions where RAN was subsumed within a phonological processing factor did not provide a good fit to the data, suggesting that processes outside phonology may drive RAN performance and its association with reading. Study 2 investigated Kail’s proposal that speed of processing underlies this relationship. Children with single RAN deficits showed slower speed of processing than did closely matched controls performing normally on RAN. However, regression analysis revealed that RAN made a unique contribution to reading even after accounting for processing speed. Theoretical implications are discussed.

A practical low cost architecture for a MB-OFDM equalizer (ECMA-368)

The relative fast processing speed requirements in Wireless Personal Area Network (WPAN) consumer based products are often in conflict with their low power and cost requirements. In order to solve this conflict the efficiency and cost effectiveness of these products and the underlying functional modules become paramount. This paper presents a low-cost, simple, yet high performance solution for the receiver Channel Estimator and Equalizer for the Mutiband OFDM (MB-OFDM) system, particularly directed to the WiMedia Consortium Physical Later (ECMA-368) consumer implementation for Wireless-USB and Fast Bluetooth. In this paper, the receiver fixed point performance is measured and the results indicate excellent performance compared to the current literature(1).

A dual QPSK soft-demapper for ECMA-368 exploiting time-domain spreading and guard interval diversity

When considering the relative fast processing speed and low power requirements for Wireless Personal Area Networks (WPAN) and Wireless Universal Serial Bus (USB) consumer based products, then the efficiency and cost effectiveness of these products become paramount. This paper presents an improved soft-output QPSK demapper suitable for the products above that not only exploits time diversity and guard carrier diversity, but also merges the demapping and symbol combining functions together to minimize CPU cycles, or memory access dependant upon the chosen implementation architecture. The proposed demapper is presented in the context of Multiband OFDM version of UWB (ECMA-368) as the chosen physical implementation for high-rate Wireless USB.

The contributions of domain-general and numerical factors to third-grade arithmetic skills and mathematical learning disability

Explanations of the marked individual differences in elementary school mathematical achievement and mathematical learning disability (MLD or dyscalculia) have involved domain-general factors (working memory, reasoning, processing speed and oral language) and numerical factors that include single-digit processing efficiency and multi-digit skills such as number system knowledge and estimation. This study of third graders (N = 258) finds both domain-general and numerical factors contribute independently to explaining variation in three significant arithmetic skills: basic calculation fluency, written multi-digit computation, and arithmetic word problems. Estimation accuracy and number system knowledge show the strongest associations with every skill and their contributions are both independent of each other and other factors. Different domain-general factors independently account for variation in each skill. Numeral comparison, a single digit processing skill, uniquely accounts for variation in basic calculation. Subsamples of children with MLD (at or below 10th percentile, n = 29) are compared with low achievement (LA, 11th to 25th percentiles, n = 42) and typical achievement (above 25th percentile, n = 187). Examination of these and subsets with persistent difficulties supports a multiple deficits view of number difficulties: most children with number difficulties exhibit deficits in both domain-general and numerical factors. The only factor deficit common to all persistent MLD children is in multi-digit skills. These findings indicate that many factors matter but multi-digit skills matter most in third grade mathematical achievement.

An experimental comparison between rival theories of rapid automatized naming performance and its relationship to reading

Two studies investigated the degree to which the relationship between Rapid Automatized Naming (RAN) performance and reading development is driven by shared phonological processes. Study 1 assessed RAN, phonological awareness and reading performance in 1010 children aged 7-10 years. Results showed that RAN deficits occurred in the absence of phonological awareness deficits. These were accompanied by modest reading delays. In structural equation modeling, solutions where RAN was subsumed within a phonological processing factor did not provide a good fit to the data, suggesting that processes outside phonology may drive RAN performance and its association with reading. Study 2 investigated Kail's (1991) proposal that speed of processing underlies this relationship. Children with single RAN deficits showed slower speed of processing than closely matched controls performing normally on RAN. However, regression analysis revealed that RAN made a unique contribution to reading even after accounting for processing speed. Theoretical implications are discussed.

Validation of the NANA (Novel Assessment of Nutrition and Ageing) touch screen system for use at home by older adults

Prospective measurement of nutrition, cognition, and physical activity in later life would facilitate early detection of detrimental change and early intervention but is hard to achieve in community settings. Technology can simplify the task and facilitate daily data collection. The Novel Assessment of Nutrition and Ageing (NANA) toolkit was developed to provide a holistic picture of an individual's function including diet, cognition and activity levels. This study aimed to validate the NANA toolkit for data collection in the community. Forty participants aged 65 years and over trialled the NANA toolkit in their homes for three 7-day periods at four-week intervals. Data collected using the NANA toolkit were compared with standard measures of diet (four-day food diary), cognitive ability (processing speed) and physical activity (self-report). Bland–Altman analysis of dietary intake (energy, carbohydrates, protein fat) found a good relationship with the food diary and cognitive processing speed and physical activity (hours) were significantly correlated with their standard counterparts. The NANA toolkit enables daily reporting of data that would otherwise be collected sporadically while reducing demands on participants; older adults can complete the daily reporting at home without a researcher being present; and it enables prospective investigation of several domains at once