Implementação de mecanismo de sincronismo virtual: experiência com Java

Este trabalho relata as atividades de estudo, projeto e implementação de uma aplicação distribuída que explora mecanismos básicos empregados em comunicação de grupo. O estudo é focado no desenvolvimento e uso dos conceitos de sincronismo virtual e em resultados aplicáveis para tolerância a falhas. O objetivo deste trabalho é o de demonstrar as repercussões práticas das principais características do modelo de sincronismo virtual no suporte à tolerância a falhas. São preceitos básicos os conceitos e primitivas de sistemas distribuídos utilizando troca de mensagens, bem como as alternativas de programação embasadas no conceito de grupos. O resultado final corresponde a um sistema Cliente/Servidor, desenvolvido em Java RMI, para simular um sistema distribuído com visões de grupo atualizadas em função da ocorrência de eventos significativos na composição dos grupos (sincronismo virtual). O sistema apresenta tratamento a falhas para o colapso (crash) de processos, inclusive do servidor (coordenador do grupo), e permite a consulta a dados armazenados em diferentes servidores. Foi projetado e implementado em um ambiente Windows NT, com protocolo TCP/IP. O resultado final corresponde a um conjunto de classes que pode ser utilizado para o controle da composição de grupos (membership). O aplicativo desenvolvido neste trabalho disponibiliza seis serviços, que são: inclusão de novos membros no grupo, onde as visões de todos os membros são atualizadas já com a identificação do novo membro; envio de mensagens em multicast aos membros participantes do grupo; envio de mensagens em unicast para um membro específico do grupo; permite a saída voluntária de membros do grupo, fazendo a atualização da visão a todos os membros do grupo; monitoramento de defeitos; e visualização dos membros participantes do grupo. Um destaque deve ser dado ao tratamento da suspeita de defeito do coordenador do grupo: se o mesmo sofrer um colapso, o membro mais antigo ativo é designado como o novo coordenador, e todos os membros do grupo são atualizados sobre a situação atual quanto à coordenação do grupo.

Mapeamento da linguagem Nautilus para Java

Este trabalho apresenta um mapeamento centrado nas construções não usuais da linguagem Nautilus, para a linguagem convencional, no caso Java, mantendo propriedades com atomicidade que são requisitos da semântica formal da linguagem. Nautilus é originalmente uma linguagem de especificação baseada em objetos, textual que suporta objetos concorrentes e não deterministas. Desde então a linguagem foi modificada aom extensões como classes e uma notação diagramática, além de se investigar seu uso como linguagem de programação. Suas construções incomuns (reificação, agregação, etc.) são baseados em seu domínio semântico: Automâtos Não Sequenciais. Este domíno satisfaz composição diagonal, i.e refinamentos se compõem (verticalmente) refletindo uma descrição gradual de sistemas, envolvendo múltiplos níveis de abstração, e distribui-se através de combinadores (horizontalmente), o que significa que o refinamento de um sistema composto é a combinação de do refinamento de suas partes.O trabalho inclui um mapeamento inicial de um subconjunto da linguagem(objeto base, reificação, agregação e visão), uma versão ampliada para abranger mais construções( interação e classes), e uma versão refinada mais concorrente e sugestões de modificação na linguagem.

Gerência dinâmica de memória em aplicações Java embarcadas

Esta dissertação apresenta duas implementações de algoritmos para gerência dinâmica de memória em software, as quais foram desenvolvidas utilizando como alvo uma plataforma embarcada Java. Uma vez que a plataforma utilizada pertence a uma metodologia para geração semi-automática de hardware e software para sistemas embarcados, os dois algoritmos implementados foram projetados para serem integrados ao contexto desta mesma metodologia. Como forma de estabelecer comparações detalhadas entre as duas implementações desenvolvidas, foram realizadas diversas estimativas em desempenho, uso de memória, potência e energia para cada implementação, utilizando para isto duas versões existentes da plataforma adotada. Através da análise dos resultados obtidos, observou-se que um dos algoritmos desenvolvidos obteve um desempenho melhor para realização da gerência dinâmica da memória. Em contrapartida, o outro algoritmo possui características de projeto que possibilitam sua utilização com aplicações de tempo-real. De um modo geral, os custos adicionais resultantes da utilização do algoritmo de tempo-real, em relação ao outro algoritmo também implementado, são de aproximadamente 2% para a potência média dissipada, 16% para o número de ciclos executados, 18% para a energia consumida e 10% sobre a quantidade de total memória utilizada. Isto mostra que o custo extra necessário para utilização do algoritmo de tempo real é razoavelmente baixo se comparado aos benefícios proporcionados pela sua utilização. Como impactos finais produzidos por este trabalho, obteve-se um acréscimo de 35% sobre o número total de instruções suportadas pela arquitetura utilizada. Adicionalmente, 12% das instruções que já existiam no conjunto desta arquitetura foram modificadas para se adaptarem aos novos mecanismos implementados. Com isto, o conjunto atual da arquitetura passa a corresponder a 44% do total de instruções existentes na arquitetura da máquina virtual Java. Por último, além das estimativas desenvolvidas, foram também realizadas algumas sugestões para melhoria global dos algoritmos implementados. Em síntese, alguns pontos cobertos por estas sugestões incluem: a migração de elementos do processamento do escopo dinâmico para o estático, o desenvolvimento de mecanismos escaláveis para compactação de memória em tempo-real, a integração de escalonadores ao processo de gerência de memória e a extensão do processo de geração semi-automática de software e hardware para sistemas embarcados.

Sistema Aldeia : programação paralela e distribuída em Java sobre Infiniband e DECK

Esse trabalho de dissertação está incluído no contexto das pesquisas realizadas no Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído da UFRGS. Ele aborda as áreas da computação de alto desempenho, interfaces simples de programação e de sistemas de interconexão de redes velozes. A máquina paralela formada por agregados (clusters) tem se destacado por apresentar os recursos computacionais necessários às aplicações intensivas que necessitam de alto desempenho. Referente a interfaces de programação, Java tem se mostrado uma boa opção para a escrita de aplicações paralelas por oferecer os sistemas de RMI e de soquetes que realizam comunicação entre dois computadores, além de todas as facilidades da orientação a objetos. Na área a respeito de interconexão de rede velozes está emergindo como uma tentativa de padronização a nova tecnologia Infiniband. Ela proporciona uma baixa latência de comunicação e uma alta vazão de dados, além de uma série de vantagens implementadas diretamente no hardware. É neste contexto que se desenvolve o presente trabalho de dissertação de mestrado. O seu tema principal é o sistema Aldeia que reimplementa a interface bastante conhecida de soquetes Java para realizar comunicação assíncrona em agregados formados por redes de sistema. Em especial, o seu foco é redes configuradas com equipamentos Infiniband. O Aldeia objetiva assim preencher a lacuna de desempenho do sistema padrão de soquetes Java, que além de usar TCP/IP possui um caráter síncrono. Além de Infiniband, o Aldeia também procura usufruir dos avanços já realizados na biblioteca DECK, desenvolvida no GPPD da UFRGS. Com a sua adoção, é possível realizar comunicação com uma interface Java sobre redes Myrinet, SCI, além de TCP/IP. Somada a essa vantagem, a utilização do DECK também proporciona a propriedade de geração de rastros para a depuração de programas paralelos escritos com o Aldeia. Uma das grandes vantagens do Aldeia está na sua capacidade de transmitir dados assincronamente. Usando essa técnica, cálculos da aplicação podem ser realizados concorrentemente com as operações pela rede. Por fim, os canais de dados do Aldeia substituem perfeitamente aqueles utilizados para a serialização de objetos. Nesse mesmo caminho, o Aldeia pode ser integrado à sistemas que utilizem a implementação de soquetes Java, agora para operar sobre redes de alta velocidade. Palavras-chave: Arquitetura Infiniband, agregado de computadores, linguagem de programação Java, alto desempenho, interface de programação.

Caracteres (em Java)

O professor apresenta a utilização de caracteres nas linguagens de programação Java e C++. Ilustra como utilizar e tratar conjuntos de caracteres nas linguagens de programação.

Interface com o Usuário (em Java)

O professor apresenta interfaces orientadas a objetos na linguagem de programação Java. Ilustra como e quando são utilizadas as interfaces orientadas a objetos em Java.

JML- Based formal development of a Java card application for managing medical appointments

Although formal methods can dramatically increase the quality of software systems, they have not widely been adopted in software industry. Many software companies have the perception that formal methods are not cost-effective cause they are plenty of mathematical symbols that are difficult for non-experts to assimilate. The Java Modelling Language (short for JML) Section 3.3 is an academic initiative towards the development of a common formal specification language for Java programs, and the implementation of tools to check program correctness. This master thesis work shows how JML based formal methods can be used to formally develop a privacy sensitive Java application. This is a smart card application for managing medical appointments. The application is named HealthCard. We follow the software development strategy introduced by João Pestana, presented in Section 3.4. Our work influenced the development of this strategy by providing hands-on insight on challenges related to development of a privacy sensitive application in Java. Pestana’s strategy is based on a three-step evolution strategy of software specifications, from informal ones, through semiformal ones, to JML formal specifications. We further prove that this strategy can be automated by implementing a tool that generates JML formal specifications from a welldefined subset of informal software specifications. Hence, our work proves that JML-based formal methods techniques are cost-effective, and that they can be made popular in software industry. Although formal methods are not popular in many software development companies, we endeavour to integrate formal methods to general software practices. We hope our work can contribute to a better acceptance of mathematical based formalisms and tools used by software engineers. The structure of this document is as follows. In Section 2, we describe the preliminaries of this thesis work. We make an introduction to the application for managing medical applications we have implemented. We also describe the technologies used in the development of the application. This section further illustrates the Java Card Remote Method Invocation communication model used in the medical application for the client and server applications. Section 3 introduces software correctness, including the design by contract and the concept of contract in JML. Section 4 presents the design structure of the application. Section 5 shows the implementation of the HealthCard. Section 6 describes how the HealthCard is verified and validated using JML formal methods tools. Section 7 includes some metrics of the HealthCard implementation and specification. Section 8 presents a short example of how a client-side of a smart card application can be implemented while respecting formal specifications. Section 9 describes a prototype tools to generate JML formal specifications from informal specifications automatically. Section 10 describes some challenges and main ideas came acrorss during the development of the HealthCard. The full formal specification and implementation of the HealthCard smart card application presented in this document can be reached at https://sourceforge.net/projects/healthcard/.

JCML: A specification language for the runtime verification of Java Card programs

COSTA, Umberto Souza; MOREIRA, Anamaria Martins; MUSICANTE, Matin A.; SOUZA NETO, Plácido A. JCML: A specification language for the runtime verification of Java Card programs. Science of Computer Programming. [S.l]: [s.n], 2010.

Specification and Runtime Verification of Java Card Programs

COSTA, Umberto Souza da; MOREIRA, Anamaria Martins; MUSICANTE, Martin A. Specification and Runtime Verification of Java Card Programs. Electronic Notes in Theoretical Computer Science. [S.l:s.n], 2009.

Qualidade física e fisiológica de sementes da leguminosa forrageira Macrotyloma axillare cv. Java

É de interesse prático, quando se dispõe de diferentes lotes de sementes, conhecer a qualidade fisiológica intrínseca a cada um. Objetivou-se determinar a qualidade fisiológica de lotes de sementes da leguminosa forrageira tropical, Macrotyloma axillare cv. Java, com utilização de diferentes metodologias para realização dos testes germinação e vigor. Determinou-se a pureza física dos lotes, o peso de mil sementes, a germinação com e sem escarificação (TG) e o vigor (índice de velocidade de germinação (IVG), primeira contagem, envelhecimento acelerado e condutividade elétrica) de três lotes de sementes. Diferenças na qualidade fisiológica inicial de sementes escarificadas foram observadas pelo teste de germinação. Pelos resultados dos testes de primeira contagem e IVG não foi possível detectar diferenças na qualidade fisiológica das sementes; o envelhecimento acelerado das sementes escarificadas pode ser realizado a 41º C por 72 horas ou a 45º C por 48 horas; o teste de condutividade elétrica mostrou-se adequado para diferenciar os lotes, a partir de 48 horas de embebição.

Uma perspectiva de extensão do modelo de aceitação de tecnologia para explicar o uso de linguagens de desenvolvimento WEB: pesquisa com desenvolvedores Pyton e Java

The spread of the Web boosted the dissemination of Information Systems (IS) based on the Web. In order to support the implementation of these systems, several technologies came up or evolved with this purpose, namely the programming languages. The Technology Acceptance Model TAM (Davis, 1986) was conceived aiming to evaluate the acceptance/use of information technologies by their users. A lot of studies and many applications have used the TAM, however, in the literature it was not found a mention of the use of such model related to the use of programming languages. This study aims to investigate which factors influence the use of programming languages on the development of Web systems by their developers, applying an extension of the TAM, proposed in this work. To do so, a research was done with Web developers in two Yahoo groups: java-br and python-brasil, where 26 Java questionnaires and 39 Python questionnaires were fully answered. The questionnaire had general questions and questions which measured intrinsic and extrinsic factors of the programming languages, the perceived usefulness, the perceived ease of use, the attitude toward the using and the programming language use. Most of the respondents were men, graduate, between 20 and 30 years old, working in the southeast and south regions. The research was descriptive in the sense of its objectives. Statistical tools, descriptive statistics, main components and linear regression analysis were used for the data analysis. The foremost research results were: Java and Python have machine independence, extensibility, generality and reliability; Java and Python are more used by corporations and international organizations than supported by the government or educational institutions; there are more Java programmers than Python programmers; the perceived usefulness is influenced by the perceived ease of use; the generality and the extensibility are intrinsic factors of programming languages which influence the perceived ease of use; the perceived ease of use influences the attitude toward the using of the programming language

Análise de desempenho de sistemas distribuídos de grande porte na plataforma Java

The lava Platform is increasing1y being adopted in the development of distributed sys¬tems with higb user demando This kind of application is more complex because it needs beyond attending the functional requirements, to fulfil1 the pre-established performance parameters. This work makes a study on the Java Vutual Machine (JVM), approaching its intemal aspects and exploring the garbage collection strategies existing in the literature and used by the NM. It also presents a set of tools that helps in the job of optimizing applications and others that help in the monitoring of applications in the production envi¬ronment. Doe to the great amount of technologies that aim to solve problems which are common to the application layer, it becomes difficult to choose the one with best time response and less memory usage. This work presents a brief introduction to each one of tbe possible technologies and realize comparative tests through a statistical analysis of the response time and garbage collection activity random variables. The obtained results supply engineers and managers with a subside to decide which technologies to use in large applications through the knowledge of how they behave in their environments and the amount of resources that they consume. The relation between the productivity of the technology and its performance is also considered ao important factor in this choice

Simulation Tools for Power Electronics Courses Based on Java Technologies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Java applets para um software educacional distribuído em eletrônica de potência

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)