LUTS: A lightweight user-level transaction scheduler

Software Transactional Memory (STM) systems have poor performance under high contention scenarios. Since many transactions compete for the same data, most of them are aborted, wasting processor runtime. Contention management policies are typically used to avoid that, but they are passive approaches as they wait for an abort to happen so they can take action. More proactive approaches have emerged, trying to predict when a transaction is likely to abort so its execution can be delayed. Such techniques are limited, as they do not replace the doomed transaction by another or, when they do, they rely on the operating system for that, having little or no control on which transaction should run. In this paper we propose LUTS, a Lightweight User-Level Transaction Scheduler, which is based on an execution context record mechanism. Unlike other techniques, LUTS provides the means for selecting another transaction to run in parallel, thus improving system throughput. Moreover, it avoids most of the issues caused by pseudo parallelism, as it only launches as many system-level threads as the number of available processor cores. We discuss LUTS design and present three conflict-avoidance heuristics built around LUTS scheduling capabilities. Experimental results, conducted with STMBench7 and STAMP benchmark suites, show LUTS efficiency when running high contention applications and how conflict-avoidance heuristics can improve STM performance even more. In fact, our transaction scheduling techniques are capable of improving program performance even in overloaded scenarios. © 2011 Springer-Verlag.

Transaction scheduling using dynamic conflict avoidance

Software transaction memory (STM) systems have been used as an approach to improve performance, by allowing the concurrent execution of atomic blocks. However, under high-contention workloads, STM-based systems can considerably degrade performance, as transaction conflict rate increases. Contention management policies have been used as a way to select which transaction to abort when a conflict occurs. In general, contention managers are not capable of avoiding conflicts, as they can only select which transaction to abort and the moment it should restart. Since contention managers act only after a conflict is detected, it becomes harder to effectively increase transaction throughput. More proactive approaches have emerged, aiming at predicting when a transaction is likely to abort, postponing its execution. Nevertheless, most of the proposed proactive techniques are limited, as they do not replace the doomed transaction by another or, when they do, they rely on the operating system for that, having little or no control on which transaction to run. This article proposes LUTS, a lightweight user-level transaction scheduler. Unlike other techniques, LUTS provides the means for selecting another transaction to run in parallel, thus improving system throughput. We discuss LUTS design and propose a dynamic conflict-avoidance heuristic built around its scheduling capabilities. Experimental results, conducted with the STAMP and STMBench7 benchmark suites, running on TinySTM and SwissTM, show how our conflict-avoidance heuristic can effectively improve STM performance on high contention applications. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

High Content Screening of a Kinase-Focused Library Reveals Compounds Broadly-Active against Dengue Viruses

Dengue virus is a mosquito-borne flavivirus that has a large impact in global health. It is considered as one of the medically important arboviruses, and developing a preventive or therapeutic solution remains a top priority in the medical and scientific community. Drug discovery programs for potential dengue antivirals have increased dramatically over the last decade, largely in part to the introduction of high-throughput assays. In this study, we have developed an image-based dengue high-throughput/high-content assay (HT/HCA) using an innovative computer vision approach to screen a kinase-focused library for anti-dengue compounds. Using this dengue HT/HCA, we identified a group of compounds with a 4-(1-aminoethyl)-N-methylthiazol-2-amine as a common core structure that inhibits dengue viral infection in a human liver-derived cell line (Huh-7.5 cells). Compounds CND1201, CND1203 and CND1243 exhibited strong antiviral activities against all four dengue serotypes. Plaque reduction and time-of-addition assays suggests that these compounds interfere with the late stage of viral infection cycle. These findings demonstrate that our image-based dengue HT/HCA is a reliable tool that can be used to screen various chemical libraries for potential dengue antiviral candidates. © 2013 Cruz et al.

Sustainable production of biologically active molecules of marine based origin

The marine environment offers both economic and scientific potential which are relatively untapped from a biotechnological point of view. These environments whilst harsh are ironically fragile and dependent on a harmonious life form balance. Exploitation of natural resources by exhaustive wild harvesting has obvious negative environmental consequences. From a European industry perspective marine organisms are a largely underutilised resource. This is not due to lack of interest but due to a lack of choice the industry faces for cost competitive, sustainable and environmentally conscientious product alternatives. Knowledge of the biotechnological potential of marine organisms together with the development of sustainable systems for their cultivation, processing and utilisation are essential. In 2010, the European Commission recognised this need and funded a collaborative RTD/SME project under the Framework 7-Knowledge Based Bio-Economy (KBBE) Theme 2 Programme 'Sustainable culture of marine microorganisms, algae and/or invertebrates for high value added products'. The scope of that project entitled 'Sustainable Production of Biologically Active Molecules of Marine Based Origin' (BAMMBO) is outlined. Although the Union is a global leader in many technologies, it faces increasing competition from traditional rivals and emerging economies alike and must therefore improve its innovation performance. For this reason innovation is placed at the heart of a European Horizon 2020 Strategy wherein the challenge is to connect economic performance to eco performance. This article provides a synopsis of the research activities of the BAMMBO project as they fit within the wider scope of sustainable environmentally conscientious marine resource exploitation for high-value biomolecules. © 2013 Elsevier B.V.

Análise e desempenho de redes de acesso sem fio

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Port throughputs in Latin America and the Caribbean in 2009 and the first half of 2010

This issue of the FAL Bulletin presents primary analytical data on port development in the region and analyses the impact of the economic crisis on port activity in Latin America in 2009. It also provides preliminary data on container port throughput through June 2010, which point to recovering activity at most of the region’s ports.

Desenvolvimento de um sistema de injeção em fluxo para a determinação seqüencial de fosfito e fosfato em amostras agroindustriais por espectrofotometria

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Associação de polimorfismos de nucleotídeo único com características de crescimento e reprodutivas em bovinos Canchim

Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal - FCAV

Proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas para gerenciamento de recursos em WDM-PONs

As Redes Ópticas Passivas (Passive Optical Networks - PONs) vêm experimentando um sólido crescimento nas últimas décadas por terem sido concebidas como uma excelente alternativa para a solução de um dos maiores problemas para as redes de telecomunicações: o gargalo nas redes de acesso. A próxima geração desta tecnologia, as chamadas Next Genaration PONs (NG-PON), surgem como consequência da evolução das tecnologias ópticas e oferecem suporte aos serviços de próxima geração, melhorando os parâmetros de desempenho das TDM-PONs e inclusive aumentando a área de cobertura destas redes. Esta expansão geográfica beneficia as empresas de telecomunicações que passam a focar seus esforços na simplificação de suas infra-estruturas através da unificação das redes metropolitanas, de acesso e de backhaul, reduzindo a quantidade de nós e, consequentemente, de custos operacionais e financeiros. Trata-se de uma significativa mudança no cenário das redes de acesso que passam a ter grandes distâncias entre as Optical Network Units (ONUs) e o Central Office (CO) e uma imensa variedade de serviços, tornando fundamental a presença de algoritmos de agendamento capazes de gerenciar todos os recursos compartilhados de forma eficiente, ao mesmo tempo que garantem controle e justeza na alocação dinâmica dos tráfegos upstream e downstream. É a partir deste contexto que esta dissertação tem como objetivo geral apresentar a proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas (Hybrid Grant Scheduler based on Priority Queuing – HGSPQ), que além de gerenciar todos os recursos em WDM-PONs, busca oferecer eficiência e controle ao Optical Line Terminal (OLT) no agendamento dinâmico dos tráfegos. Os resultados apresentados foram extraídos de cenários desenvolvidos em ambiente de simulação computacional e se baseiam nas métricas de atraso e vazão para avaliação de seu desempenho. Também será avaliado como a quantidade de recursos no OLT interfere nestas métricas.

Arcabouço para aprovisionamento de QoS e QoE em redes sem fio heterogêneas WiMAX/Wi-Fi com garantia de equidade entre vazões

Recentemente a sociedade está vivendo em meio a um aglomerado de dispositivos móveis com múltiplas interfaces sem fio que permitem que clientes móveis domésticos e corporativos solucionem problemas rotineiros no menor espaço de tempo e em diversas localizações. Por outro lado, a disponibilidade de diversas tecnologias de acesso sem fio como: Wi-Fi (Wireless Fidelity), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) e LTE (Long Term Evolution), proporcionam um cenário heterogêneo com diversas oportunidades de conectividade para o usuário de dispositivos com múltiplas interfaces. Alguns dos desafios atuais no contexto da concepção da então denominada NGN (Next Generation Networks) são o desenvolvimento de arcabouços e mecanismos que viabilizem tanto o suporte adequado à Qualidade de Serviço (QoS – Quality of Service) e à Qualidade de Experiência (QoE – Quality of Experience) para aplicações multimídia, quanto a garantia de equidade entre vazões de diferentes aplicações em ambiente heterogêneo. Esta dissertação propõe um arcabouço para o aprovisionamento de QoS e QoE em redes sem fio heterogêneas formada por redes WiMAX e Wi-Fi. Especificamente, nossa solução provê mapeamento estático de QoS entre as classes de serviços WiMAX e categorias de acesso Wi-Fi. Além disso, nossa proposta também combina funcionalidades de equidade entre vazões com a solução de mapeamento, a fim de alcançar um bom compromisso tanto para o operador da rede, quanto para o usuário, através de uma nova metodologia de coleta e calculo de vazão agregada e algoritmo de decisão de handover vertical. A avaliação quantitativa da proposta foi realizada através de modelos de simulação no ns-2 (Network Simulator). Os resultados de desempenho demonstram a eficiência da arquitetura em termos de métricas de QoS (vazão, vazão média e atraso) e QoE (PSRN - Peak Signal to Noise Ratio, SSIM - Structural Similarity Index e VQM - Video Quality Metric).

Green-Markov models - new optimization strategies: a case study for user allocation in co-channel macro/femto networks

ABSTRACT: The femtocell concept aims to combine fixed-line broadband access with mobile telephony using the deployment of low-cost, low-power third and fourth generation base stations in the subscribers' homes. While the self-configuration of femtocells is a plus, it can limit the quality of service (QoS) for the users and reduce the efficiency of the network, based on outdated allocation parameters such as signal power level. To this end, this paper presents a proposal for optimized allocation of users on a co-channel macro-femto network, that enable self-configuration and public access, aiming to maximize the quality of service of applications and using more efficiently the available energy, seeking the concept of Green networking. Thus, when the user needs to connect to make a voice or a data call, the mobile phone has to decide which network to connect, using the information of number of connections, the QoS parameters (packet loss and throughput) and the signal power level of each network. For this purpose, the system is modeled as a Markov Decision Process, which is formulated to obtain an optimal policy that can be applied on the mobile phone. The policy created is flexible, allowing different analyzes, and adaptive to the specific characteristics defined by the telephone company. The results show that compared to traditional QoS approaches, the policy proposed here can improve energy efficiency by up to 10%.

Roteamento multicamada baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para redes de sensores sem fio

A pesquisa apresentada nesta dissertação descreve a elaboração de um protocolo de roteamento para aplicações de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) em cidade inteligentes com forte restrição de energia e alta densidade de nodos. Através do estudo dos principais objetivos da comunicação de dados e do levantamento do estado-da-arte sobre os protocolos de roteamento e tecnologias para RSSF, a proposta contempla requisitos como: vazão de dados, confiabilidade de entrega e eficiência energética. A pesquisa apresenta em detalhes o protocolo AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector), bem como sua relevância no contexto de RSSF devido a sua popularidade entre as plataformas de dispositivos comercializados. Além disso, são apresentados protocolos derivados do AODV, e a ausência de uma proposta robusta capaz de contemplar os requisitos levantados. O protocolo REL (Routing by Energy and Link Quality) é o resultado da pesquisa levantada e a proposta de solução para roteamento plano sob demanda baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para prover um roteamento escalável, capaz de realizar balanceamento de carga e prolongar o tempo de vida da rede. O protocolo REL foi avaliado através de simulação e tesbed, a fim de garantir validação da proposta em ambiente real de escala reduzida e simulado de alta densidade. Os resultados mostraram que o protocolo REL apresenta considerável melhoria de entrega de dados através da escolha de enlaces confiáveis de transmissão e menos suscetíveis a erro, além de moderado consumo de energia capaz de prolongar o tempo de vida da rede, evitando a saturação prematura de nodos.

QoS management in smart grids: a Markovian approach

In Smart Grids, a variety of new applications are available to users of the electrical system (from consumers to the electric system operators and market operators). Some applications such as the SCADA systems, which control generators or substations, have consequences, for example, with a communication delay. The result of a failure to deliver a control message due to noncompliance of the time constraint can be catastrophic. On the other hand, applications such as smart metering of consumption have fewer restrictions. Since each type of application has different quality of service requirements (importance, delay, and amount of data to transmit) to transmit its messages, the policy to control and share the resources of the data communication network must consider them. In this paper Markov Decision Process Theory is employed to determine optimal policies to explore as much as possible the availability of throughput in order to transmit all kinds of messages, considering the quality of service requirements defined to each kind of message. First a non-preemptive model is formulated and after that a preemptive model is derived. Numerical results are used to compare FIFO, non-preemptive and preemptive policies.

Avaliação do viés GC em plataformas de sequenciamento de nova geração

O surgimento das plataformas de sequenciamento de nova geração (NGS) proporcionou o aumento do volume de dados produzidos, tornando possível a obtenção de genomas completos. Apesar das vantagens alcançadas com estas plataformas, são observadas regiões de elevada ou baixa cobertura, em relação à média, associadas diretamente ao conteúdo GC. Este viés GC pode afetar análises genômicas e dificultar a montagem de genomas através da abordagem de novo, além de afetar as análises baseadas em referência. Além do que, as maneiras de avaliar o viés GC deve ser adequada para dados com diferentes perfis de relação/associação entre GC e cobertura, tais como linear e quadrático. Desta forma, este trabalho propõe o uso do Coeficiente de Correlação de Pearson (r) para analisar a correlação entre conteúdo GC e Cobertura, permitindo identificar aintensidade da correlação linear e detectar associações não-lineares, além de identificar a relação entre viés GC e as plataformas de sequenciamento. Os sinais positivos e negativos de r também permitem inferir relações diretamente proporcionais e inversamente proporcionais respectivamente. Utilizou-se dados da espécie Corynebacterium pseudotuberculosis, conhecido por serem genomas clonais obtidas através de diferentes tecnologias de sequenciamento para identificar se há relação do viés GC com as plataformas utilizadas.