Memory Hierarchy Hardware-Software Co-design in Embedded Systems

The memory hierarchy is the main bottleneck in modern computer systems as the gap between the speed of the processor and the memory continues to grow larger. The situation in embedded systems is even worse. The memory hierarchy consumes a large amount of chip area and energy, which are precious resources in embedded systems. Moreover, embedded systems have multiple design objectives such as performance, energy consumption, and area, etc. Customizing the memory hierarchy for specific applications is a very important way to take full advantage of limited resources to maximize the performance. However, the traditional custom memory hierarchy design methodologies are phase-ordered. They separate the application optimization from the memory hierarchy architecture design, which tend to result in local-optimal solutions. In traditional Hardware-Software co-design methodologies, much of the work has focused on utilizing reconfigurable logic to partition the computation. However, utilizing reconfigurable logic to perform the memory hierarchy design is seldom addressed. In this paper, we propose a new framework for designing memory hierarchy for embedded systems. The framework will take advantage of the flexible reconfigurable logic to customize the memory hierarchy for specific applications. It combines the application optimization and memory hierarchy design together to obtain a global-optimal solution. Using the framework, we performed a case study to design a new software-controlled instruction memory that showed promising potential.

WAIS seminar: Application Performance Monitoring and Architecture Discovery with Kieker

Wednesday 23rd April 2014 Speaker(s): Willi Hasselbring Organiser: Leslie Carr Time: 23/04/2014 14:00-15:00 Location: B32/3077 File size: 802Mb Abstract The internal behavior of large-scale software systems cannot be determined on the basis of static (e.g., source code) analysis alone. Kieker provides complementary dynamic analysis capabilities, i.e., monitoring/profiling and analyzing a software system's runtime behavior. Application Performance Monitoring is concerned with continuously observing a software system's performance-specific runtime behavior, including analyses like assessing service level compliance or detecting and diagnosing performance problems. Architecture Discovery is concerned with extracting architectural information from an existing software system, including both structural and behavioral aspects like identifying architectural entities (e.g., components and classes) and their interactions (e.g., local or remote procedure calls). In addition to the Architecture Discovery of Java systems, Kieker supports Architecture Discovery for other platforms, including legacy systems, for instance, inplemented in C#, C++, Visual Basic 6, COBOL or Perl. Thanks to Kieker's extensible architecture it is easy to implement and use custom extensions and plugins. Kieker was designed for continuous monitoring in production systems inducing only a very low overhead, which has been evaluated in extensive benchmark experiments. Please, refer to http://kieker-monitoring.net/ for more information.

Plan exportador software de encriptación y firma digital de documentos altamente sensibles

Este plan exportador proyectado a un plazo de 3 años, servirá a ITAC IT APPLICATIONS CONSULTING S.A. para direccionar sus actividades en el mercado internacional para los años 2009, 2010, 2011. La prioridad de los 2 primeros años será el mejoramiento interno de la empresa, que será la aplicación de estrategias en diferentes campos como: capital humano, capital intelectual, capital cultural, crecimiento económico, estrategia comercial en el área internacional, construcción de capital financiero para la generación de ingresos. Para tener participación en mercados internacionales, mostrar su potencial exportador y lograr las expectativas de crecimiento de las ventas independientes a las obtenidas en el marcado local; pretende empezar en el año 2009, en el mercado Peruano con exportaciones por $36.000 USD correspondiente a 30 unidades, aumentando a $ 72000 USD con 60 unidades en el 2010 y $ 108000 USD y 90 unidades en el 2011. El Servicio a exportar fue “SecureFile” a partir del cual se definieron factores de éxito como lo son las ventajas competitivas del producto en sí mismo enumeradas a continuación: 1) Precio muy competitivo en el mercado, 2) Automatización del proceso de intercambio de información, 3) Software basado en estándares, 4) Se ejecuta en cualquier sistema operativo. A su vez se realizaron consultorías donde se diagnosticó todas las áreas de la empresa arrojando algunos resultados: La estructura organizacional esta bien definida, pero por su crecimiento y necesidad de incluir nuevo personal, no hay claridad en las funciones dentro del organigrama y depende totalmente de la dirección general. Por esto la gerencia debe estructurar mejor los departamentos comerciales creando nuevos cargos de acuerdo al proceso de internacionalización. Las políticas de personal se trabajan de manera informal con criterios validos para promover trabajadores (mérito, antigüedad, etc.), se realizan actualizaciones Tecnológicas mensuales, reconocimiento y participación en la empresa a sus funcionarios, excelentes relaciones personales que permiten hacer evaluaciones de desempeño acorde a las metas, gran variedad de motivación y responsabilidad social encaminada a los niños de bajos recursos. Aunque se debe crear un área de gestión humana y definir la frecuencia de las capacitaciones. Los ingresos son provenientes de la prestación de servicios de IT con incrementando de 256% durante los tres años anteriores para obtener $ 2`032.784.683 millones de pesos en el 2007. El nivel de endeudamiento también ha ido en aumento, por la necesidad de capacidad instalada, contrataciones de personal, el cumplimiento de requisitos del mercado y la necesidad generar buena imagen crediticia con entidades financieras. Cuenta con un musculo financiero para respaldar sus obligaciones inmediatas con $4,42 por $1 comprometido en el 2007 a pesar de ser el año con mayor nivel de endeudamiento arrojando pasivos corrientes por $127.715.281,37. Los cuatro socios cuentan con un comportamiento de 164,67% (2006) y 132,97% (2007) de rendimiento de sobre la inversión antes de impuestos. Para este año más del 95% de su información financiera y contable se maneja de manera sistematizada. El área Financiera de la empresa no es la más débil, pero no existe un departamento financiero con un solo responsable a la cabeza, por esto deben destinar un área separada de la administrativa con un asesor financiero que tenga disponibilidad de 100%. En el caso particular del proyecto de exportación los costos de producción se centran en SecureFile versión 3.0 que no representa costos marginales, ya que la replica de este software puede hacerse cuantas veces sea requerido sin afectar en ninguna proporción los costos. La empresa no utiliza un método formal para calcular sus costos de operación y desarrollo de programas. Pero ha desarrollado un sistema de evaluación de costos en tablas de Excel que de manera organizada logran un costeo acorde a sus necesidades específicas. Para la selección de los países: objetivo, alterno y contingente; se realizó una matriz de Selección de 6 países basados en la exigencia gubernamental en términos de seguridad de la información vía internet, y la percepción de los empresarios, competencia y otros factores económicos; arrojando como resultado a Perú, Costa Rica y México.

Diseño y realización de un software como herramienta innovadora en terapia ocupacional dirigido a niños entre los 6 a 8 años con trastorno por déficit de atención con hiperactividad de tipo desatento

Este trabajo de investigación es una aplicación tecnológica en Terapia Ocupacional representada en el Diseño y Realización de un software como herramienta de apoyo terapéutico en niños con Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad (TDAH) de tipo desatento de 6 a 8 años que se convierte en un apoyo de gran importancia al ser desarrollado por terapeutas ocupacionales y dirigido a necesidades específicas las cuales no alcanzan a ser solventadas por las ofrecida en el mercado de los software.

Leadership and performance in multicultural business environments a qualitative study in German-Colombian teams

Multicultural leadership is a topic a great interest in nowadays globalized work environment. Colombia emerges as an attractive marketplace with appealing business opportunities, especially for German enterprises. After presenting Colombia’s current political, social and economic situation, the thesis elaborates the complex subject of cultural differences while focusing on the peculiarities of German and Colombian national cultures. The resulting implications for a team’s collaboration and leader effectiveness are theoretically supported with reference to the landmark studies of Hofstede and GLOBE. By utilizing semi-structured interview techniques, a qualitative research enriches the previous findings and gives an all-encompassing insight in German-Colombian teamwork. The investigation identifies distinctive behavioral patterns and relations, which imply challenges and factors of success for multicultural team leaders. Finally, a categorical analysis examines the influence of cultural traits on team performance and evaluates the effectiveness of the applied leadership style.

Innovación de un nuevo sistema de gestión empresarial aplicación e implementación nuevo software a nivel nacional METROKIA S.A.

Kia Motors Corporation (KMC) tiene como objetivo desde hace algunos años, la creación e implementación de una solución de negocios enfocada en una gestión empresarial estandarizada a todos los distribuidores de Kia a nivel latinoamericano: Colombia, Perú, Ecuador y Chile. El proceso actual con el que cuentan los distribuidores en América Latina con sus concesionarios es enviar toda la información relacionada con los estatutos financieros a través de correo electrónico junto con una base de datos física, la cual se va archivando. El proceso es manual siendo de mucha dedicación y tiempo requerido para cumplir con las funciones pedidas. El enfoque actual de este proceso es claro: analizar el desempeño y rendimiento de cada uno de los concesionarios de la red junto con la identificación de oportunidades para mejorar. KMC junto con todos sus distribuidores están interesados en buscar un sistema de gestión empresarial sencillo, adecuado y de fácil manejo que permitirá únicamente a todos los concesionarios presentar sus estados de cuenta y desarrollo de una manera estandarizada a su distribuidor directamente. Entonces, el sistema deseado debe ser capaz de generar resultados basándose en lo comunicado por los distribuidores y proporcionar un conjunto de características bajo una adecuada funcionalidad para permitir a todos los usuarios de la red (concesionarios, distribuidores y KMC) analizar el rendimiento y desempeño de la empresa e identificar las áreas que requieren una mejora. En el siguiente documento, podremos ver el desarrollo que ha tenido METROKIA S.A para la creación y aplicación de una herramienta tecnológica (software) enfocada en lo mencionado anteriormente. Ha sido un proceso de varias etapas en donde tanto las variables como los indicadores de desempeño han tenido correcciones con el fin de poder ser leídos y entendidos fácilmente por toda la organización y red de concesionarios afiliados.

Benchmarking de implementaciones WMS-C de software libre

La propuesta WMS Cached (WMS-C) surge ante la necesidad de disponer de una solución más escalable al actual servicio web de mapas (WMS). Mediante la limitación de los parámetros de las peticiones a un conjunto discreto de valores, el servidor de mapas puede servir imágenes pregeneradas (teselas) a gran velocidad. En este documento se recogen las medidas de rendimiento realizadas sobre las implementaciones WMS-C: Tilecache, GeoWebcache y WMSCWrapper, todas ellas basadas en software libre. Los resultados de los benchmarks reflejan que, con todas las peticiones cacheadas y bajo las mismas condiciones, la caché WMSCWrapper ofrece un mejor rendimiento que las otras implementaciones. La difusión de estos resultados será de utilidad para ayudar a diversas entidades en la elección de una de estas soluciones libres en función de su objetivo de optimización

Dynamic management and restoration of virtual paths in broadband networks based on distributed software agents

La gestió de xarxes és un camp molt ampli i inclou molts aspectes diferents. Aquesta tesi doctoral està centrada en la gestió dels recursos en les xarxes de banda ampla que disposin de mecanismes per fer reserves de recursos, com per exemple Asynchronous Transfer Mode (ATM) o Multi-Protocol Label Switching (MPLS). Es poden establir xarxes lògiques utilitzant els Virtual Paths (VP) d'ATM o els Label Switched Paths (LSP) de MPLS, als que anomenem genèricament camins lògics. Els usuaris de la xarxa utilitzen doncs aquests camins lògics, que poden tenir recursos assignats, per establir les seves comunicacions. A més, els camins lògics són molt flexibles i les seves característiques es poden canviar dinàmicament. Aquest treball, se centra, en particular, en la gestió dinàmica d'aquesta xarxa lògica per tal de maximitzar-ne el rendiment i adaptar-la a les connexions ofertes. En aquest escenari, hi ha diversos mecanismes que poden afectar i modificar les característiques dels camins lògics (ample de banda, ruta, etc.). Aquests mecanismes inclouen els de balanceig de la càrrega (reassignació d'ample de banda i reencaminament) i els de restauració de fallades (ús de camins lògics de backup). Aquests dos mecanismes poden modificar la xarxa lògica i gestionar els recursos (ample de banda) dels enllaços físics. Per tant, existeix la necessitat de coordinar aquests mecanismes per evitar possibles interferències. La gestió de recursos convencional que fa ús de la xarxa lògica, recalcula periòdicament (per exemple cada hora o cada dia) tota la xarxa lògica d'una forma centralitzada. Això introdueix el problema que els reajustaments de la xarxa lògica no es realitzen en el moment en què realment hi ha problemes. D'altra banda també introdueix la necessitat de mantenir una visió centralitzada de tota la xarxa. En aquesta tesi, es proposa una arquitectura distribuïda basada en un sistema multi agent. L'objectiu principal d'aquesta arquitectura és realitzar de forma conjunta i coordinada la gestió de recursos a nivell de xarxa lògica, integrant els mecanismes de reajustament d'ample de banda amb els mecanismes de restauració preplanejada, inclosa la gestió de l'ample de banda reservada per a la restauració. Es proposa que aquesta gestió es porti a terme d'una forma contínua, no periòdica, actuant quan es detecta el problema (quan un camí lògic està congestionat, o sigui, quan està rebutjant peticions de connexió dels usuaris perquè està saturat) i d'una forma completament distribuïda, o sigui, sense mantenir una visió global de la xarxa. Així doncs, l'arquitectura proposada realitza petits rearranjaments a la xarxa lògica adaptant-la d'una forma contínua a la demanda dels usuaris. L'arquitectura proposada també té en consideració altres objectius com l'escalabilitat, la modularitat, la robustesa, la flexibilitat i la simplicitat. El sistema multi agent proposat està estructurat en dues capes d'agents: els agents de monitorització (M) i els de rendiment (P). Aquests agents estan situats en els diferents nodes de la xarxa: hi ha un agent P i diversos agents M a cada node; aquests últims subordinats als P. Per tant l'arquitectura proposada es pot veure com una jerarquia d'agents. Cada agent és responsable de monitoritzar i controlar els recursos als que està assignat. S'han realitzat diferents experiments utilitzant un simulador distribuït a nivell de connexió proposat per nosaltres mateixos. Els resultats mostren que l'arquitectura proposada és capaç de realitzar les tasques assignades de detecció de la congestió, reassignació dinàmica d'ample de banda i reencaminament d'una forma coordinada amb els mecanismes de restauració preplanejada i gestió de l'ample de banda reservat per la restauració. L'arquitectura distribuïda ofereix una escalabilitat i robustesa acceptables gràcies a la seva flexibilitat i modularitat.

Performance of GPRS coding scheme detection under severe multipath and co-channel interference as a function of soft-bit width

The General Packet Radio Service (GPRS) has been developed for the mobile radio environment to allow the migration from the traditional circuit switched connection to a more efficient packet based communication link particularly for data transfer. GPRS requires the addition of not only the GPRS software protocol stack, but also more baseband functionality for the mobile as new coding schemes have be en defined, uplink status flag detection, multislot operation and dynamic coding scheme detect. This paper concentrates on evaluating the performance of the GPRS coding scheme detection methods in the presence of a multipath fading channel with a single co-channel interferer as a function of various soft-bit data widths. It has been found that compressing the soft-bit data widths from the output of the equalizer to save memory can influence the likelihood decision of the coding scheme detect function and hence contribute to the overall performance loss of the system. Coding scheme detection errors can therefore force the channel decoder to either select the incorrect decoding scheme or have no clear decision which coding scheme to use resulting in the decoded radio block failing the block check sequence and contribute to the block error rate. For correct performance simulation, the performance of the full coding scheme detection must be taken into account.

Predicting fault inflow in iterative software development processes: an industrial evaluation

This paper addresses the need for accurate predictions on the fault inflow, i.e. the number of faults found in the consecutive project weeks, in highly iterative processes. In such processes, in contrast to waterfall-like processes, fault repair and development of new features run almost in parallel. Given accurate predictions on fault inflow, managers could dynamically re-allocate resources between these different tasks in a more adequate way. Furthermore, managers could react with process improvements when the expected fault inflow is higher than desired. This study suggests software reliability growth models (SRGMs) for predicting fault inflow. Originally developed for traditional processes, the performance of these models in highly iterative processes is investigated. Additionally, a simple linear model is developed and compared to the SRGMs. The paper provides results from applying these models on fault data from three different industrial projects. One of the key findings of this study is that some SRGMs are applicable for predicting fault inflow in highly iterative processes. Moreover, the results show that the simple linear model represents a valid alternative to the SRGMs, as it provides reasonably accurate predictions and performs better in many cases.

Characterising the energy performance of centralised HVAC&R systems in the UK

Heating, ventilation, air conditioning and refrigeration (HVAC&R) systems account for more than 60% of the energy consumption of buildings in the UK. However, the effect of the variety of HVAC&R systems on building energy performance has not yet been taken into account within the existing building energy benchmarks. In addition, the existing building energy benchmarks are not able to assist decision-makers with HVAC&R system selection. This study attempts to overcome these two deficiencies through the performance characterisation of 36 HVAC&R systems based on the simultaneous dynamic simulation of a building and a variety of HVAC&R systems using TRNSYS software. To characterise the performance of HVAC&R systems, four criteria are considered; energy consumption, CO2 emissions, thermal comfort and indoor air quality. The results of the simulations show that, all the studied systems are able to provide an acceptable level of indoor air quality and thermal comfort. However, the energy consumption and amount of CO2 emissions vary. One of the significant outcomes of this study reveals that combined heating, cooling and power systems (CCHP) have the highest energy consumption with the lowest energy related CO2 emissions among the studied HVAC&R systems.

Software-based study of a non-sorting method for median calculation on a set of integer numbers

This paper presents a software-based study of a hardware-based non-sorting median calculation method on a set of integer numbers. The method divides the binary representation of each integer element in the set into bit slices in order to find the element located in the middle position. The method exhibits a linear complexity order and our analysis shows that the best performance in execution time is obtained when slices of 4-bit in size are used for 8-bit and 16-bit integers, in mostly any data set size. Results suggest that software implementation of bit slice method for median calculation outperforms sorting-based methods with increasing improvement for larger data set size. For data set sizes of N > 5, our simulations show an improvement of at least 40%.

Assessing the performance of a building integrated BP c-Si PV system

In this study, the performance, yield and characteristics of a 16 year old photovoltaic (PV) system installation have been investigated. The technology, BP Saturn modules which were steel-blue polycrystalline silicon cells are no longer in production. A bespoke monitoring system has been designed to monitor the characteristics of 6 refurbished strings, of 18 modules connected in series. The total output of the system is configured to 6.5 kWp (series to parallel configuration). In addition to experimental results, the performance ratio (PR) of known values was simulated using PVSyst, a simulation software package. From calculations using experimental values, the PV system showed approximately 10% inferior power outputs to what would have been expected as standard test conditions. However, efficiency values in comparison to standard test conditions and the performance ratio (w75% from PVSyst simulations) over the past decade have remained practically the same. This output though very relevant to the possible performance and stability of aging cells, requires additional parametric studies to develop a more robust argument. The result presented in this paper is part of an on-going investigation into PV system aging effects.

The development of a data-driven application benchmarking approach to performance modelling

Performance modelling is a useful tool in the lifeycle of high performance scientific software, such as weather and climate models, especially as a means of ensuring efficient use of available computing resources. In particular, sufficiently accurate performance prediction could reduce the effort and experimental computer time required when porting and optimising a climate model to a new machine. In this paper, traditional techniques are used to predict the computation time of a simple shallow water model which is illustrative of the computation (and communication) involved in climate models. These models are compared with real execution data gathered on AMD Opteron-based systems, including several phases of the U.K. academic community HPC resource, HECToR. Some success is had in relating source code to achieved performance for the K10 series of Opterons, but the method is found to be inadequate for the next-generation Interlagos processor. The experience leads to the investigation of a data-driven application benchmarking approach to performance modelling. Results for an early version of the approach are presented using the shallow model as an example.

Performance results of running parallel applications on the InteGrade

The InteGrade middleware intends to exploit the idle time of computing resources in computer laboratories. In this work we investigate the performance of running parallel applications with communication among processors on the InteGrade grid. As costly communication on a grid can be prohibitive, we explore the so-called systolic or wavefront paradigm to design the parallel algorithms in which no global communication is used. To evaluate the InteGrade middleware we considered three parallel algorithms that solve the matrix chain product problem, the 0-1 Knapsack Problem, and the local sequence alignment problem, respectively. We show that these three applications running under the InteGrade middleware and MPI take slightly more time than the same applications running on a cluster with only LAM-MPI support. The results can be considered promising and the time difference between the two is not substantial. The overhead of the InteGrade middleware is acceptable, in view of the benefits obtained to facilitate the use of grid computing by the user. These benefits include job submission, checkpointing, security, job migration, etc. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.