A framework for memory contention analysis in multi-core platforms

The last decade has witnessed a major shift towards the deployment of embedded applications on multi-core platforms. However, real-time applications have not been able to fully benefit from this transition, as the computational gains offered by multi-cores are often offset by performance degradation due to shared resources, such as main memory. To efficiently use multi-core platforms for real-time systems, it is hence essential to tightly bound the interference when accessing shared resources. Although there has been much recent work in this area, a remaining key problem is to address the diversity of memory arbiters in the analysis to make it applicable to a wide range of systems. This work handles diverse arbiters by proposing a general framework to compute the maximum interference caused by the shared memory bus and its impact on the execution time of the tasks running on the cores, considering different bus arbiters. Our novel approach clearly demarcates the arbiter-dependent and independent stages in the analysis of these upper bounds. The arbiter-dependent phase takes the arbiter and the task memory-traffic pattern as inputs and produces a model of the availability of the bus to a given task. Then, based on the availability of the bus, the arbiter-independent phase determines the worst-case request-release scenario that maximizes the interference experienced by the tasks due to the contention for the bus. We show that the framework addresses the diversity problem by applying it to a memory bus shared by a fixed-priority arbiter, a time-division multiplexing (TDM) arbiter, and an unspecified work-conserving arbiter using applications from the MediaBench test suite. We also experimentally evaluate the quality of the analysis by comparison with a state-of-the-art TDM analysis approach and consistently showing a considerable reduction in maximum interference.

A framework for using real data with distributed low cost sensors

Currently, due to the widespread use of computers and the internet, students are trading libraries for the World Wide Web and laboratories with simulation programs. In most courses, simulators are made available to students and can be used to proof theoretical results or to test a developing hardware/product. Although this is an interesting solution: low cost, easy and fast way to perform some courses work, it has indeed major disadvantages. As everything is currently being done with/in a computer, the students are loosing the “feel” of the real values of the magnitudes. For instance in engineering studies, and mainly in the first years, students need to learn electronics, algorithmic, mathematics and physics. All of these areas can use numerical analysis software, simulation software or spreadsheets and in the majority of the cases data used is either simulated or random numbers, but real data could be used instead. For example, if a course uses numerical analysis software and needs a dataset, the students can learn to manipulate arrays. Also, when using the spreadsheets to build graphics, instead of using a random table, students could use a real dataset based, for instance, in the room temperature and its variation across the day. In this work we present a framework which uses a simple interface allowing it to be used by different courses where the computers are the teaching/learning process in order to give a more realistic feeling to students by using real data. A framework is proposed based on a set of low cost sensors for different physical magnitudes, e.g. temperature, light, wind speed, which are connected to a central server, that the students have access with an Ethernet protocol or are connected directly to the student computer/laptop. These sensors use the communication ports available such as: serial ports, parallel ports, Ethernet or Universal Serial Bus (USB). Since a central server is used, the students are encouraged to use sensor values results in their different courses and consequently in different types of software such as: numerical analysis tools, spreadsheets or simply inside any programming language when a dataset is needed. In order to do this, small pieces of hardware were developed containing at least one sensor using different types of computer communication. As long as the sensors are attached in a server connected to the internet, these tools can also be shared between different schools. This allows sensors that aren't available in a determined school to be used by getting the values from other places that are sharing them. Another remark is that students in the more advanced years and (theoretically) more know how, can use the courses that have some affinities with electronic development to build new sensor pieces and expand the framework further. The final solution provided is very interesting, low cost, simple to develop, allowing flexibility of resources by using the same materials in several courses bringing real world data into the students computer works.

A Generic and Compositional Framework for Multicore Response Time Analysis

23rd International Conference on Real-Time Networks and Systems (RTNS 2015). 4 to 6, Nov, 2015, Main Track. Lille, France. Best Paper Award Nominee

Redução dos Temmpos de Paragem não Programada numa Linha de Maquinação

A Dissertação que se pretende desenvolver decorre em ambiente industrial numa empresa, em que as principais áreas de actuação dizem respeito à injecção e maquinação de alumínio. Os componentes aí injectados e maquinados, são componentes que servirão posteriormente a indústria automóvel num vasto leque de aplicações, desde componentes para sistemas hidráulicos de travagem e componentes para sistemas de lubrificação. Nesta dissertação foi abordada a temática da redução do tempo de paragem não planeada numa linha de maquinação, pelo que se elencaram as principais causas que originavam essas paragens. Recorrendo à metodologia SMED, e a um vasto conjunto de técnicas auxiliares de determinação de causas como os 5 WHY´s, diagrama de Ishikawa, 5S e Kaizen, foram propostas diversas melhorias para a optimização do procedimento de troca de modelo, incluindo um conjunto de regras que visam a sustentabilidade do processo a médio e longo prazo. Com as melhorias adoptadas, verificou-se uma redução de 27,9% no tempo total de troca de modelo comparativamente com o tempo registado antes da implementação da metodologia SMED. Destaca-se a redução de 75% no tempo de montagem e desmontagem dos dispositivos no 3ºProcesso da linha em estudo. Revelou-se também crucial que para a implementação da técnica SMED ser bem sucedida em termos de eficiência e sustentabilidade, devem ser adoptadas um conjunto de diversas ferramentas “Lean Management” e de normalização do trabalho.

A Estenose Intracraniana na Doença das Células Falciformes

O Acidente Vascular Cerebral (AVC) pode ter como origem a perturbação da circulação causada por estenose intracraniana. A Doença das Células Falciformes (DCF) é uma doença hematológica grave, mais frequente na raça negra. Caracteriza-se por alterações da configuração eritrocitária, que surge sobretudo na microcirculação, condicionando redução do lúmen arterial e vasculopatia intracraniana, sendo avaliada por Doppler Transcraniano. Avaliação da prevalência de estenose intracraniana e risco de AVC nos doentes pediátricos com DCF, seguidos em consulta de Hematologia dos Hospitais Dona Estefânia e Fernando Fonseca, durante três anos. No período compreendido entre 1 de Janeiro de 2009 e 30 de Novembro de 2011 foram avaliadas 97 crianças e adolescentes (idade <18 anos). Para o diagnóstico de estenose foi usado um Ecógrafo com sonda de 2 MHz realizando o Exame Ultrassonográfico Trancraniano Codificado a Cores (ECODTC). Para análise dos parâmetros hemodinâmicos procedeu-se de acordo com o STOP (Stroke Prevention Trial in Sickle Anemia) que estratificou intervalos hemodinâmicos para Artéria Cerebral Média, a TAMM (Time-Average Mean of Maximum Velocity), classificando-se assim o risco de AVC em “Baixo ”(< 170cm/s), “Moderado”(170 e 200cm/s) e “Elevado”(>200cm/s). Foram efectuadas reavaliações em 12, 6 a 3 meses ou 1 mês de acordo com os dados encontrados. Os 97 doentes estudados (57 sexo masculino e 40 sexo feminino) tinham idades entre os 2 e os 18 anos (média de 10,07). Ao longo dos três anos documentaram-se 6 doentes com risco Elevado, 16 com risco Moderado e os restantes 75 com Baixo risco para AVC. A prevalência de estenose intracraniana é de 22,3% (risco Moderado e risco Elevado) e de 6,2% para doentes com risco Elevado de AVC. Dos 6 doentes que apresentaram risco Elevado para AVC, 4 iniciaram Regime Transfusional Regular (RTR), 1 foi medicado com hidroxiureia e 1 fez tratamento standard. No período estudado, apenas 1 doente teve AVC, após interromper temporariamente RTR. No grupo de doentes de risco Moderado nenhum sofreu AVC e no de Baixo risco 1 encontrava-se a fazer hidroxiureia e 2 doentes sofreram AVC mas antes de realizarem periodicamente ECODTC, encontrando-se sob RTR. A avaliação por ECODTC permitiu optimizar a terapêutica transfusional e o seguimento dos doentes, tendo como principal objectivo a redução da incidência de AVC e consequentes sequelas neurológicas. Agradecimento Às Unidades de Hematologia Pediátrica do Hospital Dona Estefânia e Fernando Fonseca, pelo envio dos doentes.

A multi-objective optimization of the active and reactive resource scheduling at a distribution level in a smart grid context

In the traditional paradigm, the large power plants supply the reactive power required at a transmission level and the capacitors and transformer tap changer were also used at a distribution level. However, in a near future will be necessary to schedule both active and reactive power at a distribution level, due to the high number of resources connected in distribution levels. This paper proposes a new multi-objective methodology to deal with the optimal resource scheduling considering the distributed generation, electric vehicles and capacitor banks for the joint active and reactive power scheduling. The proposed methodology considers the minimization of the cost (economic perspective) of all distributed resources, and the minimization of the voltage magnitude difference (technical perspective) in all buses. The Pareto front is determined and a fuzzy-based mechanism is applied to present the best compromise solution. The proposed methodology has been tested in the 33-bus distribution network. The case study shows the results of three different scenarios for the economic, technical, and multi-objective perspectives, and the results demonstrated the importance of incorporating the reactive scheduling in the distribution network using the multi-objective perspective to obtain the best compromise solution for the economic and technical perspectives.

Multi-criteria optimisation approach to increase the delivered power in radial distribution networks

This study proposes a new methodology to increase the power delivered to any load point in a radial distribution network, through the identification of new investments in order to improve the repair time. This research work is innovative and consists in proposing a full optimisation model based on mixed-integer non-linear programming considering the Pareto front technique. The goal is to achieve a reduction in repair times of the distribution networks components, while minimising the costs of that reduction as well as non-supplied energy costs. The optimisation model considers the distribution network technical constraints, the substation transformer taps, and it is able to choose the capacitor banks size. A case study based on a 33-bus distribution network is presented in order to illustrate in detail the application of the proposed methodology.

Message-oriented middleware for smart grids

In order to increase the efficiency in the use of energy resources, the electrical grid is slowly evolving into a smart(er) grid that allows users' production and storage of energy, automatic and remote control of appliances, energy exchange between users, and in general optimizations over how the energy is managed and consumed. One of the main innovations of the smart grid is its organization over an energy plane that involves the actual exchange of energy, and a data plane that regards the Information and Communication Technology (ICT) infrastructure used for the management of the grid's data. In the particular case of the data plane, the exchange of large quantities of data can be facilitated by a middleware based on a messaging bus. Existing messaging buses follow different data management paradigms (e.g.: request/response, publish/subscribe, data-oriented messaging) and thus satisfy smart grids' communication requirements at different extents. This work contributes to the state of the art by identifying, in existing standards and architectures, common requirements that impact in the messaging system of a data plane for the smart grid. The paper analyzes existing messaging bus paradigms that can be used as a basis for the ICT infrastructure of a smart grid and discusses how these can satisfy smart grids' requirements.

Cytokine profile in Montenegro skin test of patients with localized cutaneous and mucocutaneous leishmaniasis

American tegumentary leishmaniasis presents as two major clinical forms: localized cutaneous leishmaniasis (LCL) and mucocutaneous leishmaniasis (MCL). The immune response in leishmaniasis is efficiently evaluated by the response to Leishmania antigen through the Montenegro skin test (MST). Both LCL and MCL present positive response to MST, indicating that the patients present cell-mediated immunity against the parasite - Leishmania. In spite of the presence of immunity in MCL, this is not sufficient to stop disease progression and prevent resistance to treatment. In this study we demonstrated interleukin (IL) 2, 4, 5 and interferon (IFN) gamma expression in biopsies of MST of ten patients with American tegumentary leishmaniasis. The obtained results were compared between LCL (n = 5) and MCL (n = 5) patients. The MST of MCL patients displayed a higher expression of IL-2, IL-4 and IL-5, in comparison to LCL. There was no significant difference in IFN-gamma expression between groups. The obtained results suggest the role of IL-4 and IL-5 in the maintenance of the immunopathogenic mechanism of the destructive lesions that characterize MCL.

How Were Conflicts of Interest Handled?

Conflicts of interest were potentially great but they were minimized by the great conviction from both Doctors and Health Ministry that something had to be done to improve data on perinatal health. To decrease the number of hospitals where deliveries took place, to concentrate doctors, nurses and equipment, to define staff and to acquire equipment and to train nurses and paediatricians was the way. One the point of view of cost-effectiveness, centralization of expensive technologies, and development of expertise concentrating cases in a same centre - Surgery, VLBW, etc- and lowering mortality rates and get better outcomes were clear health gains. In 1989 after the political decision of closing small maternities the committee return to villages and cities to explain to political local power and people, the decision, which kind of care they will have in the future, why and expected gains. Level I hospitals and Health Centers stop to have deliveries; Health Centers were given a great responsibility: the follow up of the most part of the normal pregnancies by GP. There was no economic pressure because the National Health Service is free, there are no economic incentives for obstetrical or neonatal care, hospitals are financed through ICD, hospital level is defined according to both delivery and newborn care. In 1989 the rule was “No results can be obtained without the interested and responsible participation of all – institutions and people”. At that time the emphasis was on training. There are geographic influences on regionalization for example for islands and inner and far geographic areas. Also we would like to emphasize the influence of demographics on regionalization. As birth rate continues to decrease the hospitals left open 20 years ago with more than 1500 deliveries have to be closed now because the number of deliveries decreased. It was much more difficult and unacceptable to close some few maternities now than 20 years ago. All the difference was that at that time reasons were explained and now it was a Minister order. Other fearful events are the opening of private hospitals, the lowering gross national income, the economic difficulties and financial problems.

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Indisciplina na sala de aula – um estudo centrado numa escola caboverdiana

Este trabalho desenvolve uma reflexão sobre a indisciplina na sala de aula, numa escola secundária na cidade da Praia – Cabo Verde. Inicialmente discute-se o conceito de disciplina e indisciplina, considerando as suas diferentes abordagens, bem como os diversos fatores que as promovem. Destaca-se também o enfoque preventivo como estratégia mais adequada para redução da utilização de medidas sancionatórias, concretamente a ordem de saída da sala de aula. Por outro lado, analisa algumas estratégias de intervenção corretiva da indisciplina na sala de aula. Este trabalho procura caraterizar a situação de indisciplina na sala de aula, do 3ºciclo do ensino básico da Escola Secundária Regina Silva, nomeadamente as suas causas e consequências, tipos de incidentes disciplinares e formas de intervenção dos professores com vista a interromper comportamentos indisciplinados. Procura também identificar os comportamentos que motivam a utilização da ordem de saída da sala de aula, por parte dos professores. Finalmente, procura-se elencar um conjunto de estratégias preventivas que podem contribuir para a redução da utilização de medidas disciplinares sancionatórias, enfatizando a necessidade do desenvolvimento de diálogo, de atividades que proporcionam maior aproximação entre professor e aluno e a realização de mais espaços formativos e de debates.

Three transducers for one photodetector: essays for optical communications

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Electrical and Computer Engineering - Electronics

The significance of Traveler's Route Knowledge for Choice of commuting mode of transport

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Standarização no IKEA Industry de Paço de Ferreira

Standarização de um posto de trabalho não é mais que definir o melhor método de trabalho que vai ser seguido por todos os operadores que trabalham no mesmo. Uma vez definido esse método, é importante para uma empresa ter noção da produtividade que podem alcançar, dado que pode ser retirado a partir deste método, e é no seguimento disto que surge o estudo dos métodos e tempos, mais concretamente o estudo dos tempos por cronometragem. A aplicação deste estudo foi despoletada pela necessidade do IKEA Industry de Paços de Ferreira, em dar o próximo passo na standarização dos seus postos de trabalho, área a área, e da necessidade de terem uma pessoa em cada área que analisa-se o trabalho que estava a ser feito e calcula-se o tempo de cada rotina. Neste documento, é realizada uma interligação entre os conceitos teóricos que o método exige, como todo o conjunto de fórmulas, restrições, análises e ponderações, com o contexto laboral onde o mesmo foi aplicado e a estratégia desenvolvida pelo IKEA na realização do estudo. O estudo dos métodos e tempos por cronometragem, de todos os métodos existentes, pode ser considerado o mais completo e complexo, uma vez que é mais que observar, registar e retirar uma média ponderada das observações. Este método baseia-se num modelo matemático, que interliga uma série de conceitos e que tem sempre o operador em consideração, seja na avaliação e análise das tarefas que requerem mais esforço dos mesmos, físico ou psicológico, seja em termos de tempos de pausas pessoais que a lei obriga a que as empresas deem. Este detalhe, neste método, é de grande importância, uma vez que a standarização é sempre vista pelos operadores como uma punição. As desvantagens deste método estão no grau de conhecimento e capacidade de observação exigidas ao analista para o executar. Melhor dizendo, um analista que vá executar este trabalho necessita observar muito bem a rotina de trabalho e conhecer onde começa, acaba e tudo o que a ela não pertence, antes de começar a registar seja que tempos forem. Para além disso, é exigido ao analista que perceba o ritmo de trabalho dos operadores através da observação dos mesmos, de modo a que ninguém seja prejudicado. E por fim, é necessária uma grande disponibilidade da parte do analista para retirar o máximo de observações possíveis. Com o intuito de facilitar esta análise, o IKEA Industry criou um ficheiro que compila toda a informação relacionada com o método, e uma explicação de todos os parâmetros que o analista necessita ter em atenção. Esta folha de trabalho foi validada à luz do método, como é possível verificar no decorrer do documento. Um detalhe importante a referir, é que por muito fidedigno que seja este método, tal como qualquer método de standarização, a mínima alteração da rotina de trabalho invalida de imediato o tempo total da rotina, tornando necessário realizar o estudo novamente. Uma vantagem do documento criado pelo IKEA, está na rápida adaptação a estas alterações, uma vez que, caso seja acrescentado ou removido um elemento à rotina, basta alterar o documento, observar e cronometrar os operadores a executar esse novo elemento, e quase automaticamente é definido um novo tempo total padronizado na rotina. Este documento foi criado para fins académicos e de conclusão de um grau académico, mas o estudo quando aplicado na empresa deu origem a contratações, o que só por si mostra as vantagens e impacto que o mesmo pode ter em contexto laboral. Em termos de produtividade, uma vez que a sua aplicação não foi executada a tempo de ser estudada neste documento, não foi possível avaliar a mesma.