Framework orientado a objetos para projeto de hardware e software embarcados para sistemas tempo-real

A crescente complexidade dos sistemas tempo-real embarcados demanda novas metodologias e ferramentas para gerenciar os problemas de projeto, análise, integração e validação de sistemas complexos. Este trabalho aborda o tema co-projeto de sistemas tempo-real embarcados, propondo estratégias para a integração das fases iniciais de modelagem de um sistema tempo-real embarcado com as fases subseqüentes do projeto, como a implementação do software e do hardware. É proposto um framework orientado a objetos que permite a criação de modelos orientados a objetos de sistemas tempo-real embarcados, utilizando conceitos temporais similares aos propostos em UML-RT (ou mais especificamente no UML Profile for Schedulability, Performance and Time). É proposta uma estratégia de mapeamento dos requisitos temporais dos diagramas UMLRT para uma interface de programação (API) baseada na “Especificação Tempo-Real para Java” (Real-Time Specification for Java ou RTSJ), a qual pode ser executada tanto em software – em programas RTSJ executando em máquinas virtuais Java (JVM) tempo-real – ou em hardware – em processadores Java Tempo-Real. Para permitir o mapeamento para hardware são propostas extensões tempo-real ao processador Java FemtoJava, desenvolvido no âmbito de dissertações de mestrado e projetos de pesquisa no PPGC, criando-se um novo processador tempo-real denominado de RT-FemtoJava. Dentre as extensões propostas ao processador FemtoJava destaca-se a inclusão de um relógio de tempo-real e o suporte a instruções para alocação e manipulação de objetos. Os conceitos propostos foram validados no âmbito de estudos de caso, sendo os resultados obtidos descritos na presente dissertação.

O uso da astronomia como instrumento para a introdução ao estudo das radiações eletromagnéticas no ensino médio

Este trabalho relata a utilização de tópicos ligados à Astronomia, como motivação educacional, a fim de inserir o estudo das radiações eletromagnéticas com abordagem na Física Moderna e Contemporânea. Em geral, a bibliografia atual disponível trata deste assunto (sob o título “ondas eletromagnéticas”) no capítulo relacionado a “ondas”, dentro da Física Clássica, não abordando assim, conceitos da Física Moderna: dualidade onda partícula, quantização da energia, efeito fotoelétrico, Lei de Planck, etc. O tema foi abordado utilizando atividades práticas: observação do Sol, observação do céu com telescópio, simulação computacional através de applets disponíveis na Internet, atividades de laboratório, sempre partindo de aspectos relacionados à Astronomia. A proposta foi aplicada em uma turma de terceira série de Ensino Médio, do Instituto Estadual de Educação de Sapiranga, cidade do Vale do Rio dos Sinos. Este trabalho foi embasado pela Teoria de Aprendizagem Significativa de Ausubel e de Novak, e pela Teoria de mediação de Vygotsky. A partir dos dados colhidos através de testes comparativos, entrevistas e depoimentos dos alunos, foi possível detectar que eles estiveram motivados para a aprendizagem, sendo que alguns inclusive passaram a interessar-se mais pela disciplina de Física. Ao finalizar a aplicação desta proposta de trabalho, foi criado um CD com textos, simulações e sugestões para aplicações em sala de aula.

Astrha : um ambiente gráfico, dinâmico e interativo para internet baseado em hiper-animações e na teoria dos autômatos

Esta pesquisa, batizada Astrha (Automata Structured Hyper-Animation), tem suas raízes no projeto “Hyper Seed - Framework, Ferramentas e Métodos para Sistemas Hipermídia voltados para EAD via WWW” que possui, entre seus objetivos e metas: (a) o desenvolvimento de uma fundamentação matemática para a unificação, de maneira coerente e matematicamente rigorosa, de especificações de sistemas hipermídia e animações baseadas na Teoria dos Autômatos; (b) a construção e validação de um protótipo de sistema com suporte à criação de conteúdo multimídia e hipermídia com ênfase em educação assistida por computador; (c) a definição e aplicação de estudos de caso. Atender às demandas acadêmicas e construtoras supra citadas, no que se refere à unificação de especificações de sistemas hipermídia e animações baseadas na Teoria dos Autômatos, em nível conceitual, é o objetivo principal do Astrha. Mais especificamente, unificar conceitos das especificações Hyper-Automaton; Hyper- Automaton: Avaliações Interativas; eXtensible Hyper-Automaton (XHA) e Animação Bidimensional para World Wide Web (AGA). Para resolvê-las, propõe uma solução em cinco fases. A primeira constitui-se numa investigação conceitual sobre unificação de ambientes hipermídia com animações por computador, da qual conclui-se que as hiperanimações são uma resposta adequada ao contexto. Em seguida, um autômato finito não-determinístico, reflexivo, com saídas associadas às transições, denominado Astrha/M, é especializado para modelar, formalmente, estruturas hiper-animadas. Na terceira fase, uma linguagem de quarta geração denominada Astrha/L é proposta com a finalidade de proporcionar semântica à ambientes hiper-animados. Construída a partir da metalinguagem XML, é composta de quatro dialetos: (1) Mealy, que traduz o modelo Astrha/M; (2) Environment, que oferece opções de configuração e documentação; (3) Hyper, linguagem hipermídia, de sintaxe simples, que oferece hiperligações estendidas; (4) Style, especificação de estilos em cascata e de caracteres especiais. A quarta fase é a modelagem e construção do protótipo, denominado Astrha/E, através das linguagens UML e Java, respectivamente, com uso de tecnologias de software livre, resultando em um applet interativo, dinâmico, multimídia, que oferece características e propriedades de uma hiper-animação, traduzindo não-determinismos em escolhas pseudo-aleatórias e reflexividades em inoperabilidades aparentes. Por fim, a quinta fase trata de estudos de caso aplicados em educação a distância, em diversas áreas, de onde se conclui sua validade como conceito, modelo e ferramenta para programas educacionais que utilizam a Internet como meio de auxílio ao aprendizado.

Escalonamento de processos

Apresenta os principais conceitos de escalonamento de processos. Trata-se sobre filas de processos, a ordem como os recursos são alocados de acordo com a necessidade e/ou prioridade já estabelecida pelos processos, como essas prioridades são tratados para que tenham o máximo de utilização dos recursos como processador, memória, tempo de execução de cada processo já escalonado. Também são tratadas as políticas de escalonamento, os algoritmos que envolvem essas tarefas por parte do processador como algoritmos preemptivos, não preemptivos, escalonamentos de tempo real. O escalonamento de threads em Java também será abordado de forma resumidamente. Tais conteúdos são indicados aos alunos de graduação da área de Engenharia de Computação, Sistemas de Informação e correlatos.

Introdução à disciplina desenvolvimento de software para web

O professor inicia-se esta videoaula fazendo uma apresentação pessoal. Logo após, informa algumas informações referentes à disciplina, que foca no contexto de aplicação para web (abordagem cliente – servidor). As tecnologias citadas são a linguagem Java, servidor Tomcat e banco de dados MySQL. São mencionadas as tarefas que devem ser executadas pelos alunos de modo a dar continuidade à disciplina.

Frameworks

O professor apresenta o que é um framework através de dois exemplos de frameworks .NET e Java Runtime Environment (Java Virtual Machine - JVM). Também ilustra como é a estrutura dos dois frameworks .NET e JRE.

Apresentação das linguagens

O professor faz apresentação das linguagens de programação C++ e Java. Ilustra o que são linguagens de programação e faz uma comparação entre as duas linguagens, mostrando o que cada uma disponibiliza para o desenvolvimento dos projetos.

Vetores e Matrizes

O professor apresenta o que são vetores e matrizes na linguagem de programação Java e ilustra como utilizar vetores e matrizes na linguagem Java.

Orientação a objetos - Herança

Neste texto, o professor apresenta a sintaxe de herança nas linguagens Java e C++, ilustrando-a através de exemplos.

Tratamento de exceções, multithreads e arquivos

O professor apresenta tratamento de exceções, multithreads e arquivos na linguagem Java. Ilustrando como utilizar, além de mostrar a estrutura de cada um deles em Java.

Cargas indutivas

Nesta animação são abordados os principais conceitos de cargas indutivas como: circuito indutivo real e ideal; triangulo das impedâncias; potencia aparente; potencia reativa; cargas resistivas; triangulo das potências; fator de potencia. Durante o vídeo são sugeridas applets sobre circuitos com indutores.

Cargas capacitivas

Nesta animação são abordados os principais conceitos de cargas capacitivas como: cargas capacitivas; circuito real; circuito capacitivo ideal; triangulo das impedâncias; potência reativa; triangulo das potências. Durante o vídeo são sugeridas applets sobre circuitos com capacitores.

Processos e Threads

O material apresenta processos e threads (tarefas). Destaca a necessidade da criação de um código executável apropriado para a arquitetura (processador) e do sistema operacional do computador onde se deseja executá-lo. Além do código e das áreas de dados, diversas informações de controle precisam ser mantidas pelo Sistema Operacional para um processo em execução. O texto também apresenta processos no sistema operacional UNIX, os processos leves - threads ou linhas de execução, as vantagens do uso de threads, exemplo de programa Java que utiliza threads, e por fim, traz exercícios resolvidos sobre conceitos de processos na literatura técnica e mecanismo.

Processos e Threads - Slides

O material apresenta o conceito de processo, os estados de processo e transições, blocos de controle de processos (PCBs) e seus descritores, o chaveamento de processos/troca de contexto, a definição de interrupções em relação com hardware/software, a comunicação interprocessos (IPC) e os processos no UNIX. Além desses tópicos, o material também descreve threads, suas semelhanças e diferenças com processos, seu ciclo de vida, e noções básicas sobre threads POSIX, Linux, Windows XP e Java.

Políticas de escalonamento de processos e threads

O material apresenta políticas de escalonamento de processos e threads. O escalonamento de processos (ou Escalonamento do processador) trata da decisão sobre qual processo será executado em um determinado instante e por qual processador. O material apresenta também algoritmos de escalonamento relevantes, incluindo exemplos de algoritmos preemptivos e não-preemptivos, objetivos e critérios do escalonamento e diferentes tipos de escalonamentos: Escalonamento FIFO (first-in first-out), Escalonamento circular RR (Round-Robin ), Escalonamento SPF (Shortest Process First), Escalonamento SRT (Shortest Remaining Time), Escalonamento FSS (Fair Share Scheduling), Escalonamento de tempo real, Escalonamento de threads Java – JVM, Escalonamento no Windows XP e UNIX.