Informatietechnologisch ontwerp van een PDKS®: begrippen, structuur, werkwijzen en gebruik in de praktijk

Een Pedagogisch-Didactische KernStructuur® (PDKS®) bestaat uit een diagnostische, met name op kerndoelen en curriculumspecificaties gebaseerde systematiek voor het ontwerpen en realiseren van ‘Optimaliserend Onderwijs’ en de bijbehorende speel-/leerprocessen voor elk kind of elke leerling. In dit document wordt een nieuw ontwerp van een praktijkgerichte PDKS®-systematiek uitgewerkt die is ingebed in een webapplicatie ten behoeve van gebruik in instellingen voor vóór- en vroegschoolse educatie en in scholen voor PO en VO. Doel van dit digitale curriculumbeheersysteem is om het voor genoemde instellingen, scholen en leerkrachten / docenten gemakkelijker te maken het onderwijs en de speel-/leerprocessen verantwoord te individualiseren. Dit wil zeggen: deze onderwijs- en leerprocessen adequaat voor te bereiden en in te zetten ter ondersteuning van de ontwikkeling en de leerbehoefte, het leerniveau en het leertempo van individuele leerlingen en groepjes leerlingen in een flexibel groeps- of klasverband. De groeps- of klasorganisatie van leerlingen wordt onafhankelijk(er) van leeftijd en leerlingen kunnen verantwoord, individueel of samen, de eigen speel-/leerprocessen méér zelf reguleren. Via de hier ontwikkelde, informatietechnologisch ingebedde PDKS® kunnen essentiële onderwijs- en leerprocessen worden geïntegreerd. Bijvoorbeeld diagnostiek gebaseerd op individuele én landelijke indicatoren (dubbele diagnostiek), passende instructie en speel-/leerprocessen, vrije curriculumactiviteiten, curriculuminformatie en -beheer, en systematische evaluatie op verschillende onderwijsniveaus (leerling, groepje, groep/klas, school, bovenschools, landelijk). Samenwerking met jeugdzorg wordt eenduidiger, gemakkelijker en méér preventief. De combinatie van resultaten van landelijk genormeerde toetsing en de schoolgebonden evaluatie van leerarrangementen levert tevens concreet zicht op de feitelijke ‘schoolkwaliteit’.

Tecniche di ottimizzazione del software per sistemi su singolo chip per applicazioni di Nomadic Computing

I moderni sistemi embedded sono equipaggiati con risorse hardware che consentono l’esecuzione di applicazioni molto complesse come il decoding audio e video. La progettazione di simili sistemi deve soddisfare due esigenze opposte. Da un lato è necessario fornire un elevato potenziale computazionale, dall’altro bisogna rispettare dei vincoli stringenti riguardo il consumo di energia. Uno dei trend più diffusi per rispondere a queste esigenze opposte è quello di integrare su uno stesso chip un numero elevato di processori caratterizzati da un design semplificato e da bassi consumi. Tuttavia, per sfruttare effettivamente il potenziale computazionale offerto da una batteria di processoriè necessario rivisitare pesantemente le metodologie di sviluppo delle applicazioni. Con l’avvento dei sistemi multi-processore su singolo chip (MPSoC) il parallel programming si è diffuso largamente anche in ambito embedded. Tuttavia, i progressi nel campo della programmazione parallela non hanno mantenuto il passo con la capacità di integrare hardware parallelo su un singolo chip. Oltre all’introduzione di multipli processori, la necessità di ridurre i consumi degli MPSoC comporta altre soluzioni architetturali che hanno l’effetto diretto di complicare lo sviluppo delle applicazioni. Il design del sottosistema di memoria, in particolare, è un problema critico. Integrare sul chip dei banchi di memoria consente dei tempi d’accesso molto brevi e dei consumi molto contenuti. Sfortunatamente, la quantità di memoria on-chip che può essere integrata in un MPSoC è molto limitata. Per questo motivo è necessario aggiungere dei banchi di memoria off-chip, che hanno una capacità molto maggiore, come maggiori sono i consumi e i tempi d’accesso. La maggior parte degli MPSoC attualmente in commercio destina una parte del budget di area all’implementazione di memorie cache e/o scratchpad. Le scratchpad (SPM) sono spesso preferite alle cache nei sistemi MPSoC embedded, per motivi di maggiore predicibilità, minore occupazione d’area e – soprattutto – minori consumi. Per contro, mentre l’uso delle cache è completamente trasparente al programmatore, le SPM devono essere esplicitamente gestite dall’applicazione. Esporre l’organizzazione della gerarchia di memoria ll’applicazione consente di sfruttarne in maniera efficiente i vantaggi (ridotti tempi d’accesso e consumi). Per contro, per ottenere questi benefici è necessario scrivere le applicazioni in maniera tale che i dati vengano partizionati e allocati sulle varie memorie in maniera opportuna. L’onere di questo compito complesso ricade ovviamente sul programmatore. Questo scenario descrive bene l’esigenza di modelli di programmazione e strumenti di supporto che semplifichino lo sviluppo di applicazioni parallele. In questa tesi viene presentato un framework per lo sviluppo di software per MPSoC embedded basato su OpenMP. OpenMP è uno standard di fatto per la programmazione di multiprocessori con memoria shared, caratterizzato da un semplice approccio alla parallelizzazione tramite annotazioni (direttive per il compilatore). La sua interfaccia di programmazione consente di esprimere in maniera naturale e molto efficiente il parallelismo a livello di loop, molto diffuso tra le applicazioni embedded di tipo signal processing e multimedia. OpenMP costituisce un ottimo punto di partenza per la definizione di un modello di programmazione per MPSoC, soprattutto per la sua semplicità d’uso. D’altra parte, per sfruttare in maniera efficiente il potenziale computazionale di un MPSoC è necessario rivisitare profondamente l’implementazione del supporto OpenMP sia nel compilatore che nell’ambiente di supporto a runtime. Tutti i costrutti per gestire il parallelismo, la suddivisione del lavoro e la sincronizzazione inter-processore comportano un costo in termini di overhead che deve essere minimizzato per non comprometterre i vantaggi della parallelizzazione. Questo può essere ottenuto soltanto tramite una accurata analisi delle caratteristiche hardware e l’individuazione dei potenziali colli di bottiglia nell’architettura. Una implementazione del task management, della sincronizzazione a barriera e della condivisione dei dati che sfrutti efficientemente le risorse hardware consente di ottenere elevate performance e scalabilità. La condivisione dei dati, nel modello OpenMP, merita particolare attenzione. In un modello a memoria condivisa le strutture dati (array, matrici) accedute dal programma sono fisicamente allocate su una unica risorsa di memoria raggiungibile da tutti i processori. Al crescere del numero di processori in un sistema, l’accesso concorrente ad una singola risorsa di memoria costituisce un evidente collo di bottiglia. Per alleviare la pressione sulle memorie e sul sistema di connessione vengono da noi studiate e proposte delle tecniche di partizionamento delle strutture dati. Queste tecniche richiedono che una singola entità di tipo array venga trattata nel programma come l’insieme di tanti sotto-array, ciascuno dei quali può essere fisicamente allocato su una risorsa di memoria differente. Dal punto di vista del programma, indirizzare un array partizionato richiede che ad ogni accesso vengano eseguite delle istruzioni per ri-calcolare l’indirizzo fisico di destinazione. Questo è chiaramente un compito lungo, complesso e soggetto ad errori. Per questo motivo, le nostre tecniche di partizionamento sono state integrate nella l’interfaccia di programmazione di OpenMP, che è stata significativamente estesa. Specificamente, delle nuove direttive e clausole consentono al programmatore di annotare i dati di tipo array che si vuole partizionare e allocare in maniera distribuita sulla gerarchia di memoria. Sono stati inoltre sviluppati degli strumenti di supporto che consentono di raccogliere informazioni di profiling sul pattern di accesso agli array. Queste informazioni vengono sfruttate dal nostro compilatore per allocare le partizioni sulle varie risorse di memoria rispettando una relazione di affinità tra il task e i dati. Più precisamente, i passi di allocazione nel nostro compilatore assegnano una determinata partizione alla memoria scratchpad locale al processore che ospita il task che effettua il numero maggiore di accessi alla stessa.

Non linear application of an in-house finite elements software

Questa tesi si pone come obiettivo l'analisi delle componenti di sollecitazione statica di un serbatoio, in acciaio API 5L X52, sottoposto a carichi di flessione e pressione interna attraverso il programma agli elementi finiti PLCd4, sviluppato presso l'International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE - Barcelona). Questo tipo di analisi rientra nel progetto europeo ULCF, il cui traguardo è lo studio della fatica a bassissimo numero di cicli per strutture in acciaio. Prima di osservare la struttura completa del serbatoio è stato studiato il comportamento del materiale per implementare all'interno del programma una nuova tipologia di curva che rappresentasse al meglio l'andamento delle tensioni interne. Attraverso il lavoro di preparazione alla tesi è stato inserito all'interno del programma un algoritmo per la distribuzione delle pressioni superficiali sui corpi 3D, successivamente utilizzato per l'analisi della pressione interna nel serbatoio. Sono state effettuate analisi FEM del serbatoio in diverse configurazioni di carico ove si è cercato di modellare al meglio la struttura portante relativa al caso reale di "full scale test". Dal punto di vista analitico i risultati ottenuti sono soddisfacenti in quanto rispecchiano un corretto comportamento del serbatoio in condizioni di pressioni molto elevate e confermano la bontà del programma nell'analisi computazionale.

Sviluppo di programma in LabVIEW per controllo di pressione in apparato Sievert

In questa tesi si propone un progetto software per il controllo automatico delle pressioni in apparato volumetrico, o apparato Sievert, dedicato allo studio dell'assorbimento e desorbimento di idrogeno nei metalli. Si introduce la fisica che regola la formazione degli idruri metallici, e i parametri di studio importanti per lo sviluppo di un sistema energetico basato sull'idrogeno. Particolare attenzione viene data alla misura di cinetica, la percentuale in peso di idrogeno assorbito/desorbito in funzione del tempo. Nel capitolo 2 si mostra il principio di funzionamento di un apparato Sievert e la realizzazione hardware dell'apparato: si compone di una serie di volumi calibrati, separati da valvole, a temperatura costante, tra cui la camera porta-campioni . La pressione al loro interno viene variata immettendo o aspirando idrogeno. Nel capitolo 3 è sviluppata la procedura di controllo software tramite LabVIEW, che si impone di impostare una pressione intermedia su un volume parziale, conoscendo la pressione finale, a volumi collegati, alla quale studiare il campione. Questo modo di lavoro permette di non agire direttamente sul campione con le immissioni e le aspirazioni di idrogeno. Il programma è stato provato con misure per materiali dalla cinetica molto veloce come il palladio(Pd). I risultati, nel capitolo 4, mostrano che il programma è in grado di controllare efficacemente le variazioni di pressioni e la misura di cinetica.

Studio di proprieta ottiche di SiON con simulazioni software

Il concetto di cella a eterogiunzione in silicio ha portato allo sviluppo di dispositivi in grado di convertire oltre il 25% dello spettro solare. Il raggiungimento di alte efficienze di conversione è dovuto alla ricerca nel campo dei vari strati a base di silicio cristallino, amorfo e nanocristallino impiegati per formare le giunzioni. In particolare, lo studio e l’ottimizzazione dello strato di emettitore in silicio amorfo o nanocristallino insieme all’inserimento di uno strato amorfo intrinseco passivante, ha permesso la realizzazione di celle con alte tensioni di circuito aperto. Questi materiali contengono tuttavia dei difetti legati alla struttura amorfa, che compromettono le prestazioni dei dispositivi abbassandone la corrente di cortocircuito. Una possibile soluzione al problema può essere ottenuta formando composti che incorporano elementi come azoto e ossigeno e aumentando il grado di cristallinità del materiale con un processo di annealing. In questa tesi viene studiato l’energy gap di campioni di Silicon Oxynitride (SiOxNy:H) in funzione delle diverse condizioni di crescita e di annealing attraverso il programma di simulazione spettroscopica Optical.

Studio e analisi di software per il porting di codice a 64 bit

XCModel è un sistema CAD, basato su NURBS, realizzato ed utilizzato in ambiente accademico. È composto da quattro pacchetti per la modellazione 2D, 3D e la resa foto-realistica, ognuno dotato di una propria interfaccia grafica. Questi pacchetti sono in costante evoluzione: sia per le continua evoluzioni dell’hardware che ai cambiamenti degli standard software. Il sistema nel complesso raccoglie la conoscenza e l’esperienza nella modellazione geometrica acquisita nel tempo dai progettisti. XCModel, insieme ai suoi sottosistemi, sono stati progettati per diventare un laboratorio di insegnamento e ricerca utile a sperimentare ed imparare metodi ed algoritmi nella modellazione geometrica e nella visualizzazione grafica. La natura principalmente accademica, e la conseguente funzione divulgativa, hanno richiesto continui aggiornamenti del programma affinché potesse continuare a svolgere la propria funzione nel corso degli anni. La necessità di continuare a ad evolversi, come software didattico, anche con il moderno hardware, è forse il principale motivo della scelta di convertire XCModel a 64 bit; una conversione che ho svolto in questa tesi. Come molte altre applicazioni realizzate a 32 bit, la maggior parte del codice viene eseguito correttamente senza problemi. Vi sono però una serie di problematiche, a volte molto subdole, che emergono durante la migrazione delle applicazioni in generale e di XCModel in particolare. Questa tesi illustra i principali problemi di portabilità riscontrati durante il porting a 64 bit di questo pacchetto seguendo il percorso da me intrapreso: mostrerò gli approcci adottati, i tool utilizzati e gli errori riscontrati.

Studio comparativo di analisi speditive con metodo RE.SIS.TO. e di analisi statiche non lineari eseguite con software 3Muri per la valutazione della fragilità di edifici in muratura nel comune di Maranello (MO)

L’obiettivo della tesi è stato quello di valutare la vulnerabilità sismica di edifici ordinari in muratura tipici del costruito del Comune di Maranello (MO), e di stimare le curve di fragilità. Vengono individuate le tipologie strutturali in muratura tipiche degli edifici del Comune, che viene suddiviso in comparti secondo il metodo CARTIS. Lo scopo è stato di definire quali sono le tipologie in muratura più vulnerabili, e quindi i comparti del Comune costituiti dagli edifici in muratura più fragili dal punto di vista sismico. La valutazione della vulnerabilità sismica di alcuni edifici rappresentativi delle tipologie murarie esistenti nel territorio analizzato è stata eseguita mediante due metodologie: la prima è una metodologia speditiva chiamata RE.SIS.TO., una valutazione semplificata sviluppata dall’Università degli Studi di Bologna, con l’obiettivo di definire lo stato di criticità degli edifici e di definire la priorità di intervento in tempi brevi; la seconda è una metodologia di valutazione più accurata eseguita attraverso l’analisi statica non lineare con il software 3Muri, un programma per il calcolo sismico delle strutture in muratura.

Studio di interazione hardware/software tra Raspberry e nanoVNA

L’obiettivo della tesi è quello di realizzare un progetto basato sull’interazione tra Raspberry Pi e NanoVNA, allo scopo di rendere automatico il processo di acquisizione dei dati di questo strumento di misura. A tal fine è stato sviluppato un programma in linguaggio Python, eseguibile dal terminale del Raspberry Pi, che permette all’utente di inserire agevolmente i parametri essenziali, come l’orario di inizio e termine delle misurazioni e l'intervallo di tempo tra una rilevazione e l’altra.

Vertical Bone Measurements From Cone Beam Computed Tomography Images Using Different Software Packages.

This article aimed at comparing the accuracy of linear measurement tools of different commercial software packages. Eight fully edentulous dry mandibles were selected for this study. Incisor, canine, premolar, first molar and second molar regions were selected. Cone beam computed tomography (CBCT) images were obtained with i-CAT Next Generation. Linear bone measurements were performed by one observer on the cross-sectional images using three different software packages: XoranCat®, OnDemand3D® and KDIS3D®, all able to assess DICOM images. In addition, 25% of the sample was reevaluated for the purpose of reproducibility. The mandibles were sectioned to obtain the gold standard for each region. Intraclass coefficients (ICC) were calculated to examine the agreement between the two periods of evaluation; the one-way analysis of variance performed with the post-hoc Dunnett test was used to compare each of the software-derived measurements with the gold standard. The ICC values were excellent for all software packages. The least difference between the software-derived measurements and the gold standard was obtained with the OnDemand3D and KDIS3D (-0.11 and -0.14 mm, respectively), and the greatest, with the XoranCAT (+0.25 mm). However, there was no statistical significant difference between the measurements obtained with the different software packages and the gold standard (p> 0.05). In conclusion, linear bone measurements were not influenced by the software package used to reconstruct the image from CBCT DICOM data.

Systematic Management of Variability in UML-based Software Product Lines

This paper presents SMarty, a variability management approach for UML-based software product lines (PL). SMarty is supported by a UML profile, the SMartyProfile, and a process for managing variabilities, the SMartyProcess. SMartyProfile aims at representing variabilities, variation points, and variants in UML models by applying a set of stereotypes. SMartyProcess consists of a set of activities that is systematically executed to trace, identify, and control variabilities in a PL based on SMarty. It also identifies variability implementation mechanisms and analyzes specific product configurations. In addition, a more comprehensive application of SMarty is presented using SEI's Arcade Game Maker PL. An evaluation of SMarty and related work are discussed.

Atratividade de projetos de software livre: importância teórica e estratégias para administração

Thousands of Free and Open Source Software Projects (FSP) were, and continually are, created on the Internet. This scenario increases the number of opportunities to collaborate to the same extent that it promotes competition for users and contributors, who can guide projects to superior levels, unachievable by founders alone. Thus, given that the main goal of FSP founders is to improve their projects by means of collaboration, the importance to understand and manage the capacity of attracting users and contributors to the project is established. To support researchers and founders in this challenge, the concept of attractiveness is introduced in this paper, which develops a theoretical-managerial toolkit about the causes, indicators and consequences of attractiveness, enabling its strategic management.

Evaluation of three brands of drug interaction software for use in intensive care units

Objective To evaluate drug interaction software programs and determine their accuracy in identifying drug-drug interactions that may occur in intensive care units. Setting The study was developed in Brazil. Method Drug interaction software programs were identified through a bibliographic search in PUBMED and in LILACS (database related to the health sciences published in Latin American and Caribbean countries). The programs` sensitivity, specificity, and positive and negative predictive values were determined to assess their accuracy in detecting drug-drug interactions. The accuracy of the software programs identified was determined using 100 clinically important interactions and 100 clinically unimportant ones. Stockley`s Drug Interactions 8th edition was employed as the gold standard in the identification of drug-drug interaction. Main outcome Sensitivity, specificity, positive and negative predictive values. Results The programs studied were: Drug Interaction Checker (DIC), Drug-Reax (DR), and Lexi-Interact (LI). DR displayed the highest sensitivity (0.88) and DIC showed the lowest (0.69). A close similarity was observed among the programs regarding specificity (0.88-0.92) and positive predictive values (0.88-0.89). The DIC had the lowest negative predictive value (0.75) and DR the highest (0.91). Conclusion The DR and LI programs displayed appropriate sensitivity and specificity for identifying drug-drug interactions of interest in intensive care units. Drug interaction software programs help pharmacists and health care teams in the prevention and recognition of drug-drug interactions and optimize safety and quality of care delivered in intensive care units.

Developing and implementing an open and non-proprietary device description for FOUNDATION fieldbus based on software standards

Support for interoperability and interchangeability of software components which are part of a fieldbus automation system relies on the definition of open architectures, most of them involving proprietary technologies. Concurrently, standard, open and non-proprietary technologies, such as XML, SOAP, Web Services and the like, have greatly evolved and been diffused in the computing area. This article presents a FOUNDATION fieldbus (TM) device description technology named Open-EDD, based on XML and other related technologies (XLST, DOM using Xerces implementation, OO, XMIL Schema), proposing an open and nonproprietary alternative to the EDD (Electronic Device Description). This initial proposal includes defining Open-EDDML as the programming language of the technology in the FOUNDATION fieldbus (TM) protocol, implementing a compiler and a parser, and finally, integrating and testing the new technology using field devices and a commercial fieldbus configurator. This study attests that this new technology is feasible and can be applied to other configurators or HMI applications used in fieldbus automation systems. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

A Referential Model for Small Companies of Development Software

This paper presents the proposal for a reference model for developing software aimed at small companies. Despite the importance of that represent the small software companies in Latin America, the fact of not having its own standards, and able to meet their specific, has created serious difficulties in improving their process and also in quality certification. In this sense and as a contribution to better understanding of the subject they propose a reference model and as a means to validate the proposal, presents a report of its application in a small Brazilian company, committed to certification of the quality model MPS.BR.

The BCD transient recorder revisited: firmware for the ISA-to-USB bridging card and software for the graphical user interface

This report describes recent updates to the custom-built data-acquisition hardware operated by the Center for Hypersonics. In 2006, an ISA-to-USB bridging card was developed as part of Luke Hillyard's final-year thesis. This card allows the hardware to be connected to any recent personal computers via a (USB or RS232) serial port and it provides a number of simple text-based commands for control of the hardware. A graphical user interface program was also updated to help the experimenter manage the data acquisition functions. Sampled data is stored in text files that have been compressed with the gzip for mat. To simplify the later archiving or transport of the data, all files specific to a shot are stored in a single directory. This includes a text file for the run description, the signal configuration file and the individual sampled-data files, one for each signal that was recorded.