Implementation of Asymmetric Multiprocessing Support in a Real-Time Operating System

The semiconductor industry can no longer afford to rely on decreasing the size of the die, and increasing the frequency of operation to achieve higher performance. An alternative that has been proven to increase performance is multiprocessing. Multiprocessing refers to the concept of running more than one application or task on more than one central processor. Multi-core processors are the main engine of multiprocessing. In asymmetric multiprocessing, each core in a multi-core systems is independent and has its own code that determines its execution. These cores must be able to communicate and synchronize access to resources

Termelési struktúrák, mint komplex, adaptív rendszerek = Production structures as Complex Adaptive Systems

A kutatás során fontos lépéseket tettünk a dinamikus, rugalmas termelési struktúrák modellezésének, tervezésének, irányításának és menedzsmentjének elméleti megalapozása terén. Figyelembe vettük a termelési hierarchia különböző szintjeit, a műhelyektől a vállalatokon át a termelési hálózatokig, szinergiákra törekedve az optimálás, az autonómia és a kooperáció tekintetében. Az OTKA-támogatás feltüntetésével 47 publikáció született, melyek közül 17 folyóiratcikk (köztük 13 impaktos, 19,546-os összimpakttal), 1 könyvfejezet és 29 konferenciacikk. Megkezdődött az eredmények ipari bevezetése (GE, Hitachi, Audi, GAMESA, Bosch, Knorr Bremse, Bosch-Rexroth, stb.)) az MTA SZTAKI keretében működő Fraunhofer Termelésirányítás és –informatika Projektközpont (http://www.fraunhofer.hu) keretében. | Significant steps were made towards the theoretical foundation of modelling, planning, control and management of dynamic, flexible production structures. Levels from shop floors through enterprises to the production networks were considered, and a synergy between the aspects of optimization, autonomy, and cooperation was aimed at. With indications to the OTKA support, as a whole, 47 papers have been published, i.e., 17 journal papers (among them 13 in journals with impact factors, with a cumulative impact factor of 19,546), 1 book chapter and 29 conference papers. The industrial deployment of the results was partly started in GE, Hitachi, Audi, GAMESA, Bosch, Knorr Bremse, Bosch-Rexroth, etc., mainly in the framework of the SZTAKI-Fraunhofer Production Management and –Informatics Project Center (http://www.fraunhofer.hu)

Implementation of Asymmetric Multiprocessing Support in a Real-Time Operating System

The semiconductor industry can no longer afford to rely on decreasing the size of the die, and increasing the frequency of operation to achieve higher performance. An alternative that has been proven to increase performance is multiprocessing. Multiprocessing refers to the concept of running more than one application or task on more than one central processor. Multi-core processors are the main engine of multiprocessing. In asymmetric multiprocessing, each core in a multi-core systems is independent and has its own code that determines its execution. These cores must be able to communicate and synchronize access to resources

Coprocessor integration for real-time event processing in particle physics detectors

Els experiments de física d’altes energies actuals disposen d’acceleradors amb més energía, sensors més precisos i formes més flexibles de recopilar les dades. Aquesta ràpida evolució requereix de més capacitat de càlcul; els processadors massivament paral·lels, com ara les targes acceleradores gràfiques, ens posen a l’abast aquesta major capacitat de càlcul a un cost sensiblement inferior a les CPUs tradicionals. L’ús d’aquest tipus de processadors requereix, però, de nous algoritmes i nous enfocaments de l’organització de les dades que són difícils d’integrar en els programaris actuals. En aquest treball s’exploren els problemes derivats de l’ús d’algoritmes paral·lels en els entorns de programari existents, orientats a CPUs, i es proposa una solució, en forma de servei, que comunica amb els diversos pipelines que processen els esdeveniments procedents de les col·lisions de partícules, recull les dades en lots i els envia als algoritmes corrent sobre els processadors massivament paral·lels. Aquest servei s’integra en Gaudí - l’entorn de software de dos dels quatre experiments principals del Gran Col·lisionador d’Hadrons. S’examina el sobrecost que el servei afegeix als algoritmes paral·lels. S’estudia un cas d´ùs del servei per fer una reconstrucció paral·lela de les traces detectades en el VELO Pixel, el subdetector encarregat de la detecció de vèrtex en l’upgrade de LHCb. Per aquest cas, s’observen les característiques del rendiment en funció de la mida dels lots de dades. Finalment, les conclusions en posen en el context dels requeriments del sistema de trigger de LHCb.La física de altas energías dispone actualmente de aceleradores con energías mayores, sensores más precisos y métodos de recopilación de datos más flexibles que nunca. Su rápido progreso necesita aún más potencia de cálculo; el hardware masivamente paralelo, como las unidades de procesamiento gráfico, nos brinda esta potencia a un coste mucho más bajo que las CPUs tradicionales. Sin embargo, para usar eficientemente este hardware necesitamos algoritmos nuevos y nuevos enfoques de organización de datos difíciles de integrarse con el software existente. En este trabajo, se investiga cómo se pueden usar estos algoritmos paralelos en las infraestructuras de software ya existentes y que están orientadas a CPUs. Se propone una solución en forma de un servicio que comunica con los diversos pipelines que procesan los eventos de las correspondientes colisiones de particulas, reúne los datos en lotes y se los entrega a los algoritmos paralelos acelerados por hardware. Este servicio se integra con Gaudí — la infraestructura del entorno de software que usan dos de los cuatro gran experimentos del Gran Colisionador de Hadrones. Se examinan los costes añadidos por el servicio en los algoritmos paralelos. Se estudia un caso de uso del servicio para ejecutar un algoritmo paralelo para el VELO Pixel (el subdetector encargado de la localización de vértices en el upgrade del experimento LHCb) y se estudian las características de rendimiento de los distintos tamaños de lotes de datos. Finalmente, las conclusiones se contextualizan dentro la perspectiva de los requerimientos para el sistema de trigger de LHCb.High-energy physics experiments today have higher energies, more accurate sensors, and more flexible means of data collection than ever before. Their rapid progress requires ever more computational power; and massively parallel hardware, such as graphics cards, holds the promise to provide this power at a much lower cost than traditional CPUs. Yet, using this hardware requires new algorithms and new approaches to organizing data that can be difficult to integrate with existing software. In this work, I explore the problem of using parallel algorithms within existing CPU-orientated frameworks and propose a compromise between the different trade-offs. The solution is a service that communicates with multiple event-processing pipelines, gathers data into batches, and submits them to hardware-accelerated parallel algorithms. I integrate this service with Gaudi — a framework underlying the software environments of two of the four major experiments at the Large Hadron Collider. I examine the overhead the service adds to parallel algorithms. I perform a case study of using the service to run a parallel track reconstruction algorithm for the LHCb experiment's prospective VELO Pixel subdetector and look at the performance characteristics of using different data batch sizes. Finally, I put the findings into perspective within the context of the LHCb trigger's requirements

Automotive Control Catalyzer to Synthetize CaCO3 from Residual Co2 Embedded Control System

La contaminación generada por el sector automotriz es un problema de medio ambiente por el que sectores gubernamentales y privados han tomado acciones para contrarrestarla. Uno de esos esfuerzos procura de proveer una solución para la emisión de gases de producidos de diferentes sistemas de combustión. El objetivo del presente proyecto es diseñar un sistema de alta calidad y confiable, capaz de transformar una cantidad considerable de los gases emitidos en nuevo combustible antes de ser liberados de vuelta al entorno. El módulo de control fue desarrollado considerando los requerimientos demandados por la industria automotriz. El controlador fue basado sobre la arquitectura AUTOSAR, este también incluyó el protocolo de comunicación estándar CAN 2.0 desempeñado con el microcontrolador validado como grado 2 por el Consejo de Electrónica Automotriz, y el sensor SHT11 usado fue certificado contra RoHS. La arquitectura de software cumple con la complejidad inherente de las especificaciones de AUTOSAR, por consiguiente, diferentes técnicas fueron requeridas para su solución, incluyendo la definición, diagramas de límites, especificación de requerimientos, interfaces de software e interacción de módulos. Una vez que los requerimientos fueron conocidos, el código fue implementado. Como resultado, este módulo puede ser categorizado como un producto de grado automotriz que puede ser introducido en el mercado automotriz.The pollution generated by the automotive sector has been an environmental issue in the latest years, and nowadays, different governmental and private sectors have taken actions on this matter. One of these efforts tries to provide a solution for contaminating gas emissions produced from different fuel combustion systems. The aim of the present project is to design a reliable and high-quality system that senses the environmental temperature, relative humidity, and calculates the dew point to control a catalyzer capable of transforming a considerable amount of exhaust gases into a new fuel component before they are released back into the environment. The control module was developed considering the requirements demanded by the automotive industry. The controller was based on an AUTOSAR architecture, it also included the standard CAN 2.0 communication protocol performed within the microcontroller validated as grade 2 by the Automotive Electronics Council, and the SHT11 sensor used was certified against RoHS. Equally important, the software architecture complied with the complexity inherent in AUTOSAR specifications. Therefore, different techniques were required for its solution, including, boundary diagram, requirement specifications, software interface, and module interaction definitions. Once these requirements where met, the code was implemented. As a result, this module could be categorized as an automotive-grade product that can be introduced in the automotive market.Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologí

Controlo distribuído de um braço robótico

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesMuitos dos sistemas electr´onicos de hoje em dia necessitam de executar tarefas com determinados requisitos de pontualidade, previsibilidade ou rela¸c˜oes de precedˆencia. O cumprimento destes leva muitas vezes `a necessidade de utiliza¸c˜ao de sistemas operativos de tempo-real (RTOS), devidamente complementados por redes de tempo-real, no caso de sistemas distribu´ıdos. No ˆambito desta disserta¸c˜ao desenvolveram-se estruturas b´asicas para um demonstrador do protocolo FTT-SE, que oferece comunica¸c˜ao tempo-real sobre Ethernet. Este demonstrador ´e baseado num bra¸co rob´otico com cinco graus de liberdade, o que corresponde a cinco juntas ou eixos, estando cada uma destas ligada a um computador que a controla. Foram desenvolvidos device drivers para o RTOS RTLinux para efectuar a comunica¸c˜ao com o hardware desenvolvido que permite obter informa¸c˜ao sobre a posi¸c˜ao da junta do bra¸co rob´otico bem como controlar o movimento do motor. Foram desenvolvidos tamb´em algoritmos de controlo e cinem´atica com o objectivo de controlar o movimento de cada junta do bra¸co de forma a que esta siga uma traject´oria previamente definida.Many of the electronic systems of today need to perform tasks with certain requirements of timeliness, predictability or precedence relations. The fulfilment of this requirements often leads to the need to use real-time operating systems (RTOS), fully complemented by real-time networks, in case of distributed systems. In this dissertation it was developed basic structures for a FTT-SE protocol demonstrator, which provides real-time communication over Ethernet. This demonstrator is based on a robotic arm with five degrees of freedom, corresponding to five joints or axes, with each one of these connected to a computer that controls it. We developed device drivers for the RTOS RTLinux to allow the communication with the hardware developed that provides the joint position of the robotic arm and control the movement of its engine. In addition, kinematics and control algorithms were developed in order to control the movement of each joint of the arm so that it follows a predefined trajectory