Representação na forma normal disjuntiva para a flexibilidade de seqüência na manufatura

A crescente demanda por produtos de melhor qualidade, diferenciados e com custos competitivos tem forçado as manufaturas a se tornarem flexíveis, capacitando-as a responder às mudanças impostas pelo mercado. A flexibilidade permite que as empresas alcancem a customização desejada através da capacitação do sistema de responder e atuar em tempo real, mesmo em um ambiente de incertezas. Para atuar em tempo real, os sistemas de manufatura precisam de representações eficientes dos planos de produção. Muitas vezes, a atuação em tempo real torna-se inviável devido ao crescimento exponencial no número de planos de produção para cada máquina ou operação adicionada ao sistema. Uma possível solução para este problema é uso de representações adequadas para o espaço de estados. A escolha de uma representação adequada para o espaço de estados influencia na capacidade de reposta em tempo real, pois determina o desempenho computacional do sistema através da utilidade e eficiência dos algoritmos desenvolvidos, tornando possível explorar problemas clássicos de flexibilidade, tais como, seqüenciamento, otimização, etc. Entretanto, a geração de uma representação que trabalhe com o espaço de estados completo de uma manufatura é considerada um problema não polinomial (NP). Esta particularidade dificulta o desenvolvimento de algoritmos que trabalhem com uma manufatura flexível. Assim, a geração de uma representação, que trabalhe com pouca memória computacional e permita o desenvolvimento de heurísticas eficientes, é um importante desafio para uma avaliação efetiva da flexibilidade. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma representação para o espaço de estados de uma manufatura com flexibilidade de seqüência. Na construção desta representação são aplicadas técnicas de modelagem baseadas na teoria dos grafos e nos princípios de álgebra booleana. Inicialmente, os grafos são utilizados para representar todas as seqüências de operações de uma manufatura, posteriormente estas seqüências são convertidas em formas normais disjuntivas (FND). Por fim, é apresentada uma possível aplicação da representação na FND em modelos de programação linear.

Ambiente baseado em componentes para o desenvolvimento de sistemas computacionais microcontrolados distribuídos

A modelagem e desenvolvimento de sistemas embarcados ("embedded systems") de forma distribuída, tende a ser uma tarefa extremamente complexa, especialmente quando envolve sistemas heterogêneos e sincronização de tarefas. Com a utilização do modelo de componentes de software é possível descrever, de uma forma simplificada, todos os elementos de distribuição e de comunicação para este tipo de sistemas. Neste sentido, a especificação de uma ferramenta capaz de auxiliar na modelagem e no desenvolvimento deste tipo de aplicação, certamente irá tornar o trabalho mais simples. Esta dissertação inicia por uma análise comparativa entre as tecnologias passíveis de serem utilizadas na definição de sistemas distribuídos heterogêneos, focando-se principalmente nas metodologias de modelagem, e nos mecanismos e middlewares de comunicação. Dos conceitos formados a partir desta análise é descrita uma ferramenta, baseada em componentes de software. A ferramenta é uma extensão do projeto SIMOO-RT, onde foram adicionados os conceitos de componente de software, biblioteca de componentes e diagrama de implantação. Além disso, foram realizadas modificações no sistema de geração de código, para dar suporte aos novos conceitos da ferramenta. A dissertação termina com a descrição de alguns estudos de caso utilizados para validar a ferramenta.

A previsão de insolvência pelo modelo de Cox : uma contribuição para a análise de companhias abertas brasileiras

Os primeiros estudos sobre previsão de falência foram elaborados por volta da década de 30. Entretanto, o assunto só ganhou impulso a partir da utilização de técnicas estatísticas, ao longo dos anos 60. No Brasil, os primeiros trabalhos sobre o assunto datam dos anos 70. A esse respeito, vale destacar que a técnica estatística empregada em grande parte destes estudos foi a análise discriminante linear multivariada. Na tentativa de contribuir para o tema, este trabalho se propõs a testar um modelo de previsão de concordatas de empresas de capital aberto, a partir da modelagem desenvolvida por Cox (1972). Esse modelo se diferencia daqueles estimados a partir de técnicas logit, probit e análise discriminante na medida em que fornece não apenas a probabilidade de que um determinado evento ocorra no futuro, mas também uma estimativa do tempo até sua ocorrência. A análise dos resultados demonstrou que é possível identificar, antecipadamente, o risco de concordata de uma empresa de capital aberto. Nesse sentido, acredita -se que o modelo de Cox possa ser utilizado como auxiliar na previsão de concordatas de companhias abertas operando na Bolsa de Valores de São Paulo – Bovespa.

APSEE-Reuse : um meta-modelo para apoiar a reutilização de processos de software

Dentre as principais áreas que constituem a Ciência da Computação, uma das que mais influenciam o mundo atual é a Engenharia de Software, envolvida nos aspectos tecnológicos e gerenciais do processo de desenvolvimento de software. Software tornou-se a base de sustentação de inúmeras organizações dos mais diversos ramos de atuação espalhados pelo planeta, consistindo de um elemento estratégico na diferenciação de produtos e serviços atuais. Atualmente, o software está embutido em sistemas relacionados a infindável lista de diferentes ciências e tecnologias. A Tecnologia de Processo de Software surgiu em meados da década de 1980 e representou um importante passo em direção à melhoria da qualidade de software através de mecanismos que proporcionam o gerenciamento automatizado do desenvolvimento de software. Diversas teorias, conceitos, formalismos, metodologias e ferramentas surgiram nesse contexto, enfatizando a descrição formal do modelo de processo de software, para que possa ser automatizado por um ambiente integrado de desenvolvimento de software. Os modelos de processos de software descrevem o conhecimento de uma organização e, portanto, modelos que descrevem experiências bem sucedidas devem ser continuamente disseminados para reutilização em diferentes projetos. Apesar da importância desse tópico, atualmente apenas uma pequena porção do conhecimento produzido durante o desenvolvimento de software é mantido para ser reutilizado em novos projetos. Embora, à primeira vista, o desafio de descrever modelos reutilizáveis para processos de software pareça ser equivalente ao problema tratado pela tradicional área de reutilização de produtos software, isso é apenas parcialmente verdade, visto que os processos envolvem elementos relacionados com aspectos sociais, organizacionais, tecnológicos e ambientais. A crescente complexidade da atual modelagem de processos vem influenciando a investigação de tecnologias de reutilização que sejam viáveis nesse campo específico. A investigação conduzida nesse trabalho culminou na especificação de um meta-modelo que tem como objetivo principal aumentar o nível de automação fornecido na reutilização de processos, apoiando a modelagem de processos abstratos que possam ser reutilizados em diferentes contextos. O meta-modelo proposto por esse trabalho - denominado APSEE-Reuse - fornece uma série de construtores sintáticos que permitem que os diferentes aspectos desse contexto sejam descritos segundo múltiplas perspectivas, complementares entre si, contribuindo para diminuir a complexidade do modelo geral. A solução proposta destaca-se por fornecer um formalismo para modelagem de processos, o qual é integrado à uma infraestrutura de automação de processos de software, permitindo que a reutilização esteja intimamente relacionada com as outras etapas do ciclo de vida de processos. Os diferentes componentes envolvidos na definição do modelo APSEE-Reuse proposto foram especificados algebricamente, constituindo uma base semântica de alto 15 nível de abstração que deu origem a um conjunto de protótipos implementados no ambiente PROSOFT-Java. O texto ainda discute os experimentos realizados com o meta-modelo proposto na especificação de diferentes estudos de casos desenvolvidos a partir de exemplos retirados na literatura especializada, e de processos que fornecem soluções em contextos e necessidades específicas de projetos desenvolvidos no PPGC-UFRGS. Finalmente, são apresentadas considerações acerca dos trabalhos relacionados, os elementos críticos que influenciam a aplicabilidade do modelo e as atividades adicionais vislumbradas a partir do trabalho proposto.

Aplicação de técnicas de descobrimento de conhecimento em bases de dados e de inteligência artificial em avaliação de imóveis

A comparação de dados de mercado é o método mais empregado em avaliação de imóveis. Este método fundamenta-se na coleta, análise e modelagem de dados do mercado imobiliário. Porém os dados freqüentemente contêm erros e imprecisões, além das dificuldades de seleção de casos e atributos relevantes, problemas que em geral são solucionados subjetivamente. Os modelos hedônicos de preços têm sido empregados, associados com a análise de regressão múltipla, mas existem alguns problemas que afetam a precisão das estimativas. Esta Tese investigou a utilização de técnicas alternativas para desenvolver as funções de preparação dos dados e desenvolvimento de modelos preditivos, explorando as áreas de descobrimento de conhecimento e inteligência artificial. Foi proposta uma nova abordagem para as avaliações, consistindo da formação de uma base de dados, ampla e previamente preparada, com a aplicação de um conjunto de técnicas para seleção de casos e para geração de modelos preditivos. Na fase de preparação dos dados foram utilizados as técnicas de regressão e redes neurais para a seleção de informação relevante, e o algoritmo de vizinhança próxima para estimação de valores para dados com erros ou omissões. O desenvolvimento de modelos preditivos incluiu as técnicas de regressão com superficies de resposta, modelos aditivos generalizados ajustados com algoritmos genéticos, regras extraídas de redes neurais usando lógica difusa e sistemas de regras difusas obtidos com algoritmos genéticos, os quais foram comparados com a abordagem tradicional de regressão múltipla Esta abordagem foi testada através do desenvolvimento de um estudo empírico, utilizando dados fornecidos pela Prefeitura Municipal de Porto Alegre. Foram desenvolvidos três formatos de avaliação, com modelos para análise de mercado, avaliação em massa e avaliação individual. Os resultados indicaram o aperfeiçoamento da base de dados na fase de preparação e o equilíbrio das técnicas preditivas, com um pequeno incremento de precisão, em relação à regressão múltipla.Os modelos foram similares, em termos de formato e precisão, com o melhor desempenho sendo atingido com os sistemas de regras difusas.

O uso da simulação computacional como ferramenta de análise : um estudo de caso em empresa de câmaras de bronzeamento

A concorrência nos mercados locais e internacionais tem levado as empresas a tomarem-se cada vez mais competitivas e atentas as mud3nças no mercado, possibilitando-Ihes melhorias em seus processos produtivos. Este trabalho apresenta a modelagem e análise de melhorias no processo produtivo de uma empresa de montagem de câmaras de bronzeamento. A simulação computacional foi utilizada como ferramenta de análise das possíveis oportunidades de melhorias a serem introduzidas no processo produtivo. O processo original foi modelado com o objetivo de identificar e caracterizar a distribuição de tempos e utilização dos equipamentos e rerorsos presentes no processo produtivo da empresa. Diferentes propostas de melhorias foram investigadas e uma nova modelagem do processo foi sugerida, considerando exigências do mercado e características do processo produtivo empresarial. Comparações matemáticas entre os resultados foram elaboradas e as conclusões sobre o estudo são apresentadas ao final do trabalho. Os resultados da simulação estão sendo usados para avaliar possíveis alterações no processo produtivo da empresa, bem como para gerar documentos que registram conhecimento corporativo sobre possíveis arranjos na produção.

A evolução temporal da mobilidade da população na região metropolitana de Porto Alegre, entre 1986 e 1997

o presente trabalho é uma análiseda evolução,no período 1986-1997,da demandade transportesna Região Metropolitanade Porto Alegre -RMPA, considerando as taxas médias de viagens diárias dos indivíduos, agrupados segundo características sócio-demográficas e econômicas comuns. A evolução temporal da mobilidade é enfocada pelos deslocamentos necessários à execução das atividades humanas, as quais vão se modificando com o tempo, sob influência de aspectos de natureza física-espacial e relacionados às características sociais e comportamentais das sociedades industrializadas, tais como a queda da fertilidade, o crescimento da expectativa de vida, a elevação do nível educacional, a maior participação das mulheres no mercado de trabalho, a motorização. Adotando a segmentação como técnica para análise de comportamento da geração de viagens e do Chi-squared Automatic Interaction Detection-CHAID como instrumento de modelagem, foram obtidas as taxas de viagens de grupo de indivíduos, com base nos dados da pesquisa de origem e destino, realizada em 1986, na RMPA. Esses segmentos, organizados a partir da combinação de oito critérios sóciodemográficos e econômicos, individuais ou familiares, permitiram analisar o comportament Considerando a ocupação dos indivíduos, principal variável na estruturação da mobilidade de uma população, foi examinada a situação dos trabalhadores e das donas de casa, pelas suas condições diversas quanto à regularidade e compulsoriedade das atividades. Observou-se que as taxas médias dessas categorias eram diferentes, sendo mais altas as dos trabalhadores, enquanto o comportamento de ambas era similar, aumentando com o crescimento do nível educacional dos indivíduos, com a posse de automóveis e a presença de crianças nas famílias. Com o mesmo tipo de dados, coletados na pesquisa realizada em 1997, foram calculadas as taxas médias para os grupos obtidos com a segmentação, sendo possível cotejar os resultados e compreender a relação entre as mudanças no comportamento da geração de viagens e nos indicadores sócio-demográficos e econômicos. A hipótese de estabilidade temporal da mobilidade na RMPA, de 86 para 97, não foi confirmada na maioria dos casos. A seguir, esses resultados foram comparados aos obtidos em estudos feitos na Região Metropolitana de São Paulo, com a aplicação da mesma metodologia e utilização de dados das pesquisas de origem e destino realizadas em 77 e 87. Foram constatadas as diferenças na evolução das taxas dos trabalhadores e donas de casa, entre uma região metropolitana e outra; e destacada a importância de algumas variáveis, presentes nos dois estudos de caso, para explicar a mobilidade. Ressalta-se, por fim, a necessidade de estudos desta natureza, valorizando a execução de pesquisas e o seu aproveitamento no planejamento de transportes.

Uma Proposta de apoio para decisões de grupo no ambiente PROSOFT

O processo de desenvolvimento de software implica na necessidade constante de tomadas de decisão. A cada etapa do processo, torna-se necessário estabelecer a comunicação e interação entre usuários, gerentes, analistas, programadores e mantenedores numa constante troca de informações. O registro dos artefatos produzidos durante todo o processo é uma questão que norteia as pesquisas em ambiente de desenvolvimento de software. Quando se fala em suporte ao processo de colaboração entre os elementos de uma equipe de desenvolvimento, este registro torna-se ainda mais necessário. Neste contexto, a modelagem dos dados a serem armazenados se amplia para comportar outras informações provenientes da interação do grupo além dos artefatos gerados. As informações trocadas durante este processo interativo que incluem fatos, hipóteses, restrições, decisões e suas razões, o significado de conceitos e, os documentos formais formam o que é denominado pela literatura especializada como memória de grupo. A proposta da arquitetura SaDg PROSOFT visa fornecer suporte a memória de grupo, no que diz respeito ao registro das justificativas de projeto(Design Rationale), através de uma integração com o gerenciador de processos (GP) provido pelo ADS PROSOFT. Esta integração se dá através das ferramentas inseridas no modelo, assim desenhadas: Editor de Norma, Editor de Argumentação, Extrator de Alternativas, Editor de Votação. O ADS PROSOFT integra ferramentas para desenvolvimento de software. Este ADS foi escolhido para o desenvolvimento do modelo SADG, pois baseia-se na construção formal de software, mas particularmente no método algébrico, por ser um ambiente estendível, possibilitando a inclusão do modelo SaDg PROSOFT ao seu conjunto de ferramentas, por ter características de um ambiente distribuído e cooperativo e por não dispor de nenhum suporte à discussões e decisões em grupos. São apresentados os fundamentos de modelos SADG e algumas ferramentas. Alguns dos principais requisitos desses ambientes foram coletados e são apresentados a fim de embasar a proposta do trabalho. O modelo SADG é apresentado na forma de ferramentas PROSOFT(chamadas ATOs) e permite a definição de atividades como: Atividade de argumentação, atividade de extração e a atividade de votação. Além disso, permite a coordenação destas atividades através de um facilitador e do próprio GP, e também, possui um mecanismo para a configuração do processo decisório.

Impacto do gerenciamento de reclamações na confiança e lealdade do consumidor, no contexto de trocas relacionais de serviços : construção e teste de um modelo teórico

Esta tese tem como objetivo central investigar o impacto do gerenciamento de reclamações na confiança e lealdade do consumidor, em trocas de serviços relacionais. Para tanto, foi desenvolvido e testado um modelo teórico, que retrata os inter-relacionamentos entre avaliações específicas do processo de reclamação e construtos relacionais. Desta forma, o presente estudo relaciona três importantes correntes de pesquisa - teoria da justiça, gerenciamento de reclamações e estudos sobre confiança. De modo geral, os resultados obtidos através da Modelagem de Equações Estruturais confirmam 10 das 12 hipóteses estabelecidas a partir do modelo teórico proposto. Mais especificamente, os resultados indicam que as percepções de justiça distributiva, interpessoal e processual afetam significativamente a percepção global de justiça e o nível de satisfação do consumidor com o gerenciamento da reclamação. A confiança do consumidor após a reclamação é influenciada diretamente pelo nível de satisfa ção final alcançado e pelas experiências anteriores do consumidor com a empresa. Por fim, o grau de lealdade do consumidor é influenciado pela confiança do consumidor e pelo valor relacional.

Modelo temporal de versões

O objetivo principal desse trabalho é apresentar uma alternativa para a união de um modelo de versões e dados temporais. O resultado, o Modelo Temporal de Versões – TVM (Temporal Versions Model), é capaz de armazenar as versões do objeto e, para cada versão, o histórico dos valores das propriedades e dos relacionamentos dinâmicos. Esse modelo difere de outros modelos de dados temporais por apresentar duas diferentes ordens de tempo, ramificado para o objeto e linear para cada versão. O usuário pode também especificar, durante a modelagem, classes normais sem tempo e versionamento, o que permite a integração deste modelo com outros modelos existentes. A utilização de um modelo de dados temporal semanticamente rico não requer necessariamente a existência de um SGBD próprio para este modelo. A tendência é implementar o modelo sobre banco de dados convencionais, através do mapeamento das informações temporais para atributos explícitos. Como objetivo complementar, é apresenta do um ambiente para o suporte do TVM e de todas suas características. Especificamente, são detalhados o mapeamento da hierarquia base do modelo para um banco de dados objeto-relacional e sua implementação em um banco de dados comercial. Desse ambiente, foi implementado um protótipo da ferramenta para o auxílio na especificação de classes da aplicação.

A relação entre nacionalidade, valores pessoais e o comportamento do consumidor em shopping centers regionais de Eugene (Estados Unidos), Montevidéu (Uruguai) e Porto Alegre (Brasil)

A globalização e o surgimento dos mercados internacionais têm trazido no bojo de sua evolução o interesse pela compreensão da relação entre a nacionalidade e o comportamento do consumidor ao redor do mundo. Embora a globalização seja um tema em evidência na literatura de marketing (Hadjimarcou, 1998), poucos são os estudos que analisam o comportamento trans -cultural do consumidor em ambientes de varejo na América do Sul. Verifica-se, nesta área, um franco predomínio da produção científica norte-americana, que se restringe a investigar a dinâmica do comportamento do consumidor entre as diversas “nações” existentes nos Estados Unidos (Czinkota e Ronkainen, 2001). Diante do desafio de se compreender a dinâmica existente entre a nacionalidade e o comportamento do consumidor em ambientes de varejo no contexto internacional, elegeu-se como cenário de pesquisa três países que guardam entre si similaridades e distinções marcantes: Brasil, Uruguai e Estados Unidos. Na busca de se colaborar com a consolidação do tema no escopo da área de marketing, este estudo investigou a relação entre a nacionalidade e o comportamento do consumidor nos shopping centers regionais em contextos internacionais. Brasileiros e uruguaios encontram-se imersos num caldo étnico e econômico que se confunde com a própria formação sócio-cultural dos dois países. Os resultados alcançados neste estudo revelam que a proximidade que eiva a relação histórica comum de Brasil e Uruguai manifestam-se valores pessoais e na forma como brasileiros e uruguaios se comportam nos shopping centers. Empregando-se a técnica de modelagem de equações estruturais, revelou-se que a nacionalidade guarda uma relação causal com os valores pessoais e o comportamento do consumidor nos shopping centers regionais dos três países. O modelo estrutural final obteve bons índices de ajustamento, indicando que a nacionalidade exerceu influência indireta sobre comportamento do consumidor nos shopping centers regionais através da mediação dos valores pessoais e atitudes em relação aos atributos daqueles centros de compras. No capítulo de conclusão apresenta-se as implicações dos resultados obtidos, as limitações do estudo e novas possibilidades de pesquisa que surgiram com a realização deste estudo.

Concepção de uma biblioteca de classes para sistemas de manufatura

Neste trabalho é proposta uma biblioteca de classes para sistemas de manufatura que visa facilitar a construção de modelos de simulação, permitindo o reuso e a agilizando a modelagaem. A principal característica deste trabalho é sua abordagem que difere da maioria dos trabalhos correlatos na área. Ela baseia-se na utilização de conceitos de produção bastante conhecidos atualemnte, como os roteiros e atividades de produção. Isto permite a criação de novas simulações muito mais rapidamente do que em outras metodologias, já que não são necessárias traduções compelxas entre a realidade e as aplicações simuladas. A biblioteca desenvolvida foi validade com a aplicação dos conceitos à modelagem de uma linha de produção de pontas de eixo para tratores, produzidos pela empresa Pigozzi S/A. ALém disso, o trabalho discute a possibilidade de integração entre a biblioteca de classes proposta e a ferramente de simulação de sistemas de manufatura Automod. A simulação do estudo de caso da linha de produção de pontas de eixo, modelada tanto no Automod quanto na biblioteca de classes proposta, permitiu uma comparação quantitativa, o que viabilizou a validação este trabalho.

Um Mecanismo de notificação e propagação de mudanças para um modelo de versões

Um dos requisitos naturais na modelagem de diversas aplicações na área de banco de dados é a utilização de um mecanismo para controle de versões. Esse mecanismo fornece suporte a um processo evolutivo. Tal suporte permite armazenar os diferentes estágios de uma entidade em tempos distintos, ou sob diferentes pontos de vista. Estudos recentes nessa área mostram a importância de incorporar ao modelo conceitual de banco de dados, um mecanismo para auxiliar no controle da evolução de versões. A evolução de versões apresenta problemas principalmente quando ocorre em uma hierarquia de composição. Por exemplo, se existem objetos compostos fazendo referência à objetos componentes que representam versões, então modificações nos componentes podem causar alterações nos objetos que os referenciam. Normalmente as ações relativas a essas modificações são a notificação ou a propagação de mudanças. Algumas propostas adicionam mecanismos de notificação e propagação ao modelo conceitual utilizado por aplicações não convencionais. Isso é importante porque mecanismos deste tipo auxiliam no controle da integridade de dados e na divulgação de informações sobre as mudanças realizadas no banco de dados. O objetivo do trabalho aqui descrito é apresentar um mecanismo de notificação e propagação, que trata da evolução de dados, para um modelo de versões. É definido um modelo de classes com propriedades e operações que permitem manter e manipular subscrições de eventos referentes à evolução de objetos e versões e reagir diante da ocorrência destes eventos. Para atender os requisitos das diferentes aplicações, esta proposta especifica três estratégias. Cada uma delas apresenta diferentes funcionalidades: notificação ativa (enviar mensagens sobre mudanças ocorridas); notificação passiva (armazenar informações sobre mudanças ocorridas) e propagação (alterar o conteúdo do banco de dados automaticamente). Para validar o mecanismo proposto, uma implementação é apresentada para o sistema Oracle 8.

Simulação de sistemas térmicos de potência para geração de energia elétrica

O presente trabalho é dedicado à simulação numérica de sistemas térmicos de potência. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo Rankine, dedicado à produção de energia elétrica, para o qual foi elaborado um programa de simulação com a linguagem de programação MATLAB. A partir desse primeiro caso, são apresentados os modelos empregados para representar os diversos componentes que formam o circuito, como o gerador de vapor, a turbina, o condensador e a bomba. Além desses componentes, são introduzidas as equações que representam o escoamento do fluido de trabalho, no caso a água, permitindo assim o cálculo da perda de carga nas diferentes canalizações do circuito, sendo também acoplado o funcionamento da bomba. Essa alternativa pennite uma melhor avaliação do trabalho despendido para operar o sistema. A modelagem do ciclo deixa então de ser exclusivamente tennodinâmica, e passa a incluir aspectos de mecânica de fluidos. Outras variantes desse ciclo simples são também modelados e simulados, incluindo ciclos Rankine regenerativos e com irreversibilidades. As simulações são efetuadas admitindo-se parâmetros de operação, como, potência da turbina, temperatura do vapor d'água na entrada da turbina e pressão do vapor d'água na saída da turbina, com a variante de fixar-se o título do vapor d'água na saída da turbina.

Arquiteturas multi-tarefas simultâneas : SEMPRE : arquitetura SMT com capacidade de execução e escalonamento de processos

O avanço tecnológico no projeto de microprocessadores, nos recentes anos, tem seguido duas tendências principais. A primeira tenta aumentar a freqüência do relógio dos mesmos usando componentes digitais e técnicas VLSI mais eficientes. A segunda tenta explorar paralelismo no nível de instrução através da reorganização dos seus componentes internos. Dentro desta segunda abordagem estão as arquiteturas multi-tarefas simultâneas, que são capazes de extrair o paralelismo existente entre e dentro de diferentes tarefas das aplicações, executando instruções de vários fluxos simultaneamente e maximizando assim a utilização do hardware. Apesar do alto custo da implementação em hardware, acredita-se no potencial destas arquiteturas para o futuro próximo, pois é previsto que em breve haverá a disponibilidade de bilhões de transistores para o desenvolvimento de circuitos integrados. Assim, a questão principal a ser encarada talvez seja: como prover instruções paralelas para uma arquitetura deste tipo? Sabe-se que a maioria das aplicações é seqüencial pois os problemas nem sempre possuem uma solução paralela e quando a solução existe os programadores nem sempre têm habilidade para ver a solução paralela. Pensando nestas questões a arquitetura SEMPRE foi projetada. Esta arquitetura executa múltiplos processos, ao invés de múltiplas tarefas, aproveitando assim o paralelismo existente entre diferentes aplicações. Este paralelismo é mais expressivo do que aquele que existe entre tarefas dentro de uma mesma aplicação devido a não existência de sincronismo ou comunicação entre elas. Portanto, a arquitetura SEMPRE aproveita a grande quantidade de processos existentes nas estações de trabalho compartilhadas e servidores de rede. Além disso, esta arquitetura provê suporte de hardware para o escalonamento de processos e instruções especiais para o sistema operacional gerenciar processos com mínimo esforço. Assim, os tempos perdidos com o escalonamento de processos e as trocas de contextos são insignificantes nesta arquitetura, provendo ainda maior desempenho durante a execução das aplicações. Outra característica inovadora desta arquitetura é a existência de um mecanismo de prébusca de processos que, trabalhando em cooperação com o escalonamento de processos, permite reduzir faltas na cache de instruções. Também, devido a essa rápida troca de contexto, a arquitetura permite a definição de uma fatia de tempo (fatia de tempo) menor do que aquela praticada pelo sistema operacional, provendo maior dinâmica na execução das aplicações. A arquitetura SEMPRE foi analisada e avaliada usando modelagem analítica e simulação dirigida por execução de programas do SPEC95. A modelagem mostrou que o escalonamento por hardware reduz os efeitos colaterais causados pela presença de processos na cache de instruções e a simulação comprovou que as diferentes características desta arquitetura podem, juntas, prover ganho de desempenho razoável sobre outras arquiteturas multi-tarefas simultâneas equivalentes, com um pequeno acréscimo de hardware, melhor aproveitando as fatias de tempo atribuídas aos processos.