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Embedded System Design
A unique feature of this open access textbook is to provide a comprehensive introduction to the fundamental knowledge in embedded systems, with applications in cyber-physical systems and the Internet of things. It starts with an introduction to the field and a survey of specification models and languages for embedded and cyber-physical systems. It provides a brief overview of hardware devices used for such systems and presents the essentials of system software for embedded systems, including real-time operating systems. The author also discusses evaluation and validation techniques for embedded systems and provides an overview of techniques for mapping applications to execution platforms, including multi-core platforms. Embedded systems have to operate under tight constraints and, hence, the book also contains a selected set of optimization techniques, including software optimization techniques. The book closes with a brief survey on testing. This fourth edition has been updated and revised to reflect new trends and technologies, such as the importance of cyber-physical systems (CPS) and the Internet of things (IoT), the evolution of single-core processors to multi-core processors, and the increased importance of energy efficiency and thermal issues
Embedded System Design
A unique feature of this open access textbook is to provide a comprehensive introduction to the fundamental knowledge in embedded systems, with applications in cyber-physical systems and the Internet of things. It starts with an introduction to the field and a survey of specification models and languages for embedded and cyber-physical systems. It provides a brief overview of hardware devices used for such systems and presents the essentials of system software for embedded systems, including real-time operating systems. The author also discusses evaluation and validation techniques for embedded systems and provides an overview of techniques for mapping applications to execution platforms, including multi-core platforms. Embedded systems have to operate under tight constraints and, hence, the book also contains a selected set of optimization techniques, including software optimization techniques. The book closes with a brief survey on testing. This fourth edition has been updated and revised to reflect new trends and technologies, such as the importance of cyber-physical systems (CPS) and the Internet of things (IoT), the evolution of single-core processors to multi-core processors, and the increased importance of energy efficiency and thermal issues
Toward Controllable and Robust Surface Reconstruction from Spatial Curves
Reconstructing surface from a set of spatial curves is a fundamental problem in computer graphics and computational geometry. It often arises in many applications across various disciplines, such as industrial prototyping, artistic design and biomedical imaging. While the problem has been widely studied for years, challenges remain for handling different type of curve inputs while satisfying various constraints. We study studied three related computational tasks in this thesis. First, we propose an algorithm for reconstructing multi-labeled material interfaces from cross-sectional curves that allows for explicit topology control. Second, we addressed the consistency restoration, a critical but overlooked problem in applying algorithms of surface reconstruction to real-world cross-sections data. Lastly, we propose the Variational Implicit Point Set Surface which allows us to robustly handle noisy, sparse and non-uniform inputs, such as samples from spatial curves
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7th International Meshing Roundtable '98
The goal of the 7th International Meshing Roundtable is to bring together researchers and developers from industry, academia, and government labs in a stimulating, open environment for the exchange of technical information related to the meshing process. In the past, the Roundtable has enjoyed significant participation from each of these groups from a wide variety of countries
Recent Advances in Wireless Communications and Networks
This book focuses on the current hottest issues from the lowest layers to the upper layers of wireless communication networks and provides "real-time" research progress on these issues. The authors have made every effort to systematically organize the information on these topics to make it easily accessible to readers of any level. This book also maintains the balance between current research results and their theoretical support. In this book, a variety of novel techniques in wireless communications and networks are investigated. The authors attempt to present these topics in detail. Insightful and reader-friendly descriptions are presented to nourish readers of any level, from practicing and knowledgeable communication engineers to beginning or professional researchers. All interested readers can easily find noteworthy materials in much greater detail than in previous publications and in the references cited in these chapters
Aspects of Code Generation and Data Transfer Techniques for Modern Parallel Architectures
Im Bereich der Prozessorarchitekturen hat sich der Fokus neuer Entwicklungen von immer höheren Taktfrequenzen hin zu immer mehr Kernen auf einem Chip verschoben.
Eine hohe Kernanzahl ermöglicht es unterschiedlich leistungsfÀhige Kerne anzubieten, und sogar dedizierte Kerne mit speziellen BefehlssÀtzen.
Die Entwicklung fĂŒr solch heterogene Plattformen ist herausfordernd und benötigt entsprechende UnterstĂŒtzung von Entwicklungswerkzeugen, wie beispielsweise Ăbersetzern.
Neben ihrer heterogenen Kernstruktur gibt es eine zweite Dimension, die die Entwicklung fĂŒr solche Architekturen anspruchsvoll macht: ihre Speicherstruktur.
Die Aufrechterhaltung von globaler Cache-KohÀrenz erschwert das Erreichen hoher Kernzahlen.
Hardwarebasierte Cache-KohĂ€renz-Protokolle skalieren entweder schlecht, oder sind kompliziert und fĂŒhren zu Problemen bei AusfĂŒhrungszeit und Energieeffizienz.
Eine radikale Lösung dieses Problems stellt die Abschaffung der globalen Cache-KohÀrenz dar.
Jedoch ist es schwierig, bestehende Programmiermodelle effizient auf solch eine Hardware-Architektur mit schwachen Garantien abzubilden.
Der erste Teil dieser Dissertation beschĂ€ftigt sich Datentransfertechniken fĂŒr nicht-cache-kohĂ€rente Architekturen mit gemeinsamem Speicher.
Diese Architekturen bieten einen gemeinsamen physikalischen Adressraum, implementieren aber keine hardwarebasierte KohÀrenz zwischen allen Caches des Systems.
Die logische Partitionierung des gemeinsamen Speichers ermöglicht die sichere Programmierung einer solchen Plattform.
Im Allgemeinen erzeugt dies die Notwendigkeit Daten zwischen Speicherpartitionen zu kopieren.
Wir untersuchen die Ăbersetzung fĂŒr invasive Architekturen, einer Familie von nicht-cache-kohĂ€renten Vielkernarchitekturen.
Wir betrachten die effiziente Implementierung von Datentransfers sowohl einfacher als auch komplexer Datenstrukturen auf invasiven Architekturen.
Insbesondere schlagen wir eine neuartige Technik zum Kopieren komplexer verzeigerter Datenstrukturen vor, die ohne Serialisierung auskommt.
Hierzu verallgemeinern wir den Objekt-Klon-Ansatz mit ĂŒbersetzergesteuerter automatischer software-basierter KohĂ€renz, sodass er auch im Kontext nicht-kohĂ€renter Caches funktioniert.
Wir prĂ€sentieren Implementierungen mehrerer Datentransfertechniken im Rahmen eines existierenden Ăbersetzers und seines Laufzeitsystems.
Wir fĂŒhren eine ausfĂŒhrliche Auswertung dieser Implementierungen auf einem FPGA-basierten Prototypen einer invasiven Architektur durch.
SchlieĂlich schlagen wir vor, HardwareunterstĂŒtzung fĂŒr bereichsbasierte Cache-Operationen hinzuzufĂŒgen und beschreiben und bewerten mögliche Implementierungen und deren Kosten.
Der zweite Teil dieser Dissertation befasst sich mit der Beschleunigung von Shuffle-Code, der bei der Registerzuteilung auftritt, durch die Verwendung von Permutationsbefehlen.
Die Aufgabe der Registerzuteilung wĂ€hrend der ProgrammĂŒbersetzung ist die Abbildung von Programmvariablen auf Maschinenregister.
WĂ€hrend der Registerzuteilung erzeugt der Ăbersetzer Shuffle-Code, der aus Kopier- und Tauschbefehlen besteht, um Werte zwischen Registern zu transferieren.
AbhĂ€ngig von der QualitĂ€t der Registerzuteilung und der Zahl der verfĂŒgbaren Register kann eine groĂe Menge an Shuffle-Code erzeugt werden.
Wir schlagen vor, die AusfĂŒhrung von Shuffle-Code mit Hilfe von neuartigen Permutationsbefehlen zu beschleunigen, die die Inhalte von einigen Registern in einem Taktzyklus beliebig permutieren.
Um die Machbarkeit dieser Idee zu demonstrieren, erweitern wir zunÀchst ein bestehendes RISC-Befehlsformat um Permutationsbefehle.
AnschlieĂend beschreiben wir, wie die vorgeschlagenen Permutationsbefehle in einer bestehenden RISC-Architektur implementiert werden können.
Dann entwickeln wir zwei Verfahren zur Codeerzeugung, die die Permutationsbefehle ausnutzen, um Shuffle-Code zu beschleunigen: eine schnelle Heuristik und einen auf dynamischer Programmierung basierenden optimalen Ansatz.
Wir beweisen QualitÀts- und Korrektheitseingeschaften beider AnsÀtze und zeigen die OptimalitÀt des zweiten Ansatzes.
Im Folgenden implementieren wir beide Codeerzeugungsverfahren in einem Ăbersetzer und untersuchen sowie vergleichen deren CodequalitĂ€t ausfĂŒhrlich mit Hilfe standardisierter Benchmarks.
ZunĂ€chst messen wir die genaue Zahl der dynamisch ausgefĂŒhrten Befehle, welche wir folgend validieren, indem wir Programmlaufzeiten auf einer FPGA-basierten Prototypimplementierung der um Permutationsbefehle erweiterten RISC-Architektur messen.
SchlieĂlich argumentieren wir, dass Permutationsbefehle auf modernen Out-Of-Order-Prozessorarchitekturen, die bereits Registerumbenennung unterstĂŒtzen, mit wenig Aufwand implementierbar sind
Proceedings of the 21st Conference on Formal Methods in Computer-Aided Design â FMCAD 2021
The Conference on Formal Methods in Computer-Aided Design (FMCAD) is an annual conference on the theory and applications of formal methods in hardware and system verification. FMCAD provides a leading forum to researchers in academia and industry for presenting and discussing groundbreaking methods, technologies, theoretical results, and tools for reasoning formally about computing systems. FMCAD covers formal aspects of computer-aided system design including verification, specification, synthesis, and testing
Change blindness: eradication of gestalt strategies
Arrays of eight, texture-defined rectangles were used as stimuli in a one-shot change blindness (CB) task where there was a 50% chance that one rectangle would change orientation between two successive presentations separated by an interval. CB was eliminated by cueing the target rectangle in the first stimulus, reduced by cueing in the interval and unaffected by cueing in the second presentation. This supports the idea that a representation was formed that persisted through the interval before being 'overwritten' by the second presentation (Landman et al, 2003 Vision Research 43149â164]. Another possibility is that participants used some kind of grouping or Gestalt strategy. To test this we changed the spatial position of the rectangles in the second presentation by shifting them along imaginary spokes (by ±1 degree) emanating from the central fixation point. There was no significant difference seen in performance between this and the standard task [F(1,4)=2.565, p=0.185]. This may suggest two things: (i) Gestalt grouping is not used as a strategy in these tasks, and (ii) it gives further weight to the argument that objects may be stored and retrieved from a pre-attentional store during this task
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