Rozprawy doktorskie na temat „COM CACHE”

Orientadora : Profª. Drª. Carmem Satie Hara
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 14/09/2017
Inclui referências : p. 48-50
Resumo: As estratégias mais comuns para alocação de dados em sistemas distribuídos são as tabelas de dispersão distribuídas (DHT) e os sistemas de diretórios distribuídos. As DHTs garantem escalabilidade, porém não dão às aplicações usuárias controle sobre a localidade dos dados. Por outro lado, os diretórios distribuídos mantêm o mapeamento entre os itens alocados e os servidores que compõem o sistema, o que garante flexibilidade de alocação, mas com escalabilidade limitada. Em um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD), o controle sobre a localidade pode garantir a proximidade dos dados que são frequentemente acessados de forma conjunta nas consultas, com o intuito de reduzir acessos remotos que aumentam o tempo de execução. O ALOCS é um sistema desenvolvido sobre diretórios distribuídos que tem por finalidade ser utilizado como backend de armazenamento de um SGBD. Ele adota o conceito de buckets, compostos por um conjunto de pares chave-valor, como unidade de comunicação de dados entre servidores. Dessa forma, a aplicação usuária pode alocar em um mesmo bucket pares que são frequentemente utilizados em conjunto. Para minimizar ainda mais a quantidade de comunicação, o ALOCS mantém buckets previamente acessados em cache. A utilização de cache pode gerar problemas para a consistência dos dados quando vários servidores mantêm em cache buckets com dados atualizados. O objetivo desta dissertação é desenvolver uma solução para manter a consistência entre os dados atualizados em cache e o sistema de armazenamento distribuído. A solução é baseada no modelo de concorrência multiversão, com transações que garantem o isolamento por snapshot. Ele foi escolhido por sua abordagem otimista e por não bloquear transações somente de leitura. O sistema foi implementado e os experimentos mostram o impacto da alocação de dados sobre o desempenho do sistema, bem como o overhead do protocolo de controle de concorrência sobre o tempo de recuperação e escrita de dados. Os resultados demonstraram a importância do controle sobre a localidade dos dados. O uso do cache foi determinante para reduzir o tempo de execução das consultas. Palavras-chave: controle de concorrência, controle de localidade, cache.
Abstract: The most common strategies for data allocating in distributed systems are Distributed Hash Tables (DHT) and Distributed Directory Systems. DHTs guarantee scalability but do not allow control over data location to user applications. On the other hand, distributed directories store the location of data items, that is, a mapping between the stored data and servers that compose the system. This strategy guarantees flexibility of allocation but limits its scalability. In a Database Management Systems (DBMS), control over data locality can ensure the proximity of data that are frequently accessed together in queries in order to reduce the number of remote accesses that increase their execution time. ALOCS is a system developed on distributed directories to be used as a storage backend for DBMSs. It adopts the concept of buckets, composed by a set of key-value pairs, as the communication unit between servers. In this way, the user application can allocate pairs that are often used together in the same bucket. To further minimize the amount of communication, ALOCS maintains previously accessed buckets in cache. Caching can cause problems for data consistency when multiple servers cache buckets with updated data. The main objective of this dissertation is to develop a solution to maintain the consistency of the updated data in the cache and the storage system. The solution is based on a multiversion concurrency control with snapshot isolation. It has been chosen for its optimistic approach and non-blocking read-only transactions. The system was implemented and our experiments show the impact of data allocation on the system performance as well as the overhead of the concurrency control protocol on the data recovery and writing time. The results show the importance of allocation control on reducing the execution time of queries. Moreover, they show that caching is crucial to reduce the query execution time. Keywords: concurrency control, locality control, cache.

Os avanços da computação móvel em adição às novas formas de conectividade permitem a integração de dispositivos móveis em aplicações cooperativas. Entretanto, a maior parte das aplicações cooperativas síncronas correntes considera ambientes fortemente acoplados, onde a desconexão dos dispositivos móveis em geral não é considerada. Existem estratégias eficientes para manter a coerência dos dados e fornecer um desempenho razoável em aplicações para dispositivos móveis em ambientes fracamente acoplados. No entanto, essas estratégias não consideram as necessidades de processamento e comunicação de sistemas cooperativos síncronos. Neste trabalho é definida a estratégia Cache Coherence Scheme for Mobile Cooperative Work (CCS-MoCW). Essa estratégia é baseada na disseminação de notificações de alteração, mescla características das abordagens stateful e stateless, interações síncronas e assíncronas, bloqueios, e disponibiliza aspectos de percepção. A avaliação da estratégia CCS-MoCW foi conduzida por meio de experimentos controlados. Esses experimentos envolvem o desenvolvimento de um protótipo e elaboração de um estudo de caso. Os resultados dos experimentos mostram que a estratégia apresenta-se como solução para garantir a coerência de cache, o controle de concorrência e permitir a apresentação de aspectos de percepção em um ambiente cooperativo com apoio à mobilidade dos usuários.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas
Made available in DSpace on 2012-10-26T12:25:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301047.pdf: 1285723 bytes, checksum: fcb30ba5e90539742c71505b32d65921 (MD5)
Sistemas de tempo real são sistemas onde o correto funcionamento não depende somente da resposta lógica correta, mas também do tempo no qual ela foi dada. Igualmente do ponto de vista lógico, a viabilidade temporal da aplicação deve ser determinada através de técnicas, como por exemplo análise do tempo de reposta. Este tipo de aplicação está cada vez mais presente atualmente e a demanda de processamento é tamanha que necessita-se de processadores com múltiplos núcleos complexos. É perceptível que o desenvolvimento dos multiprocessadores está muito mais avançado em relação às técnicas de análise de tais sistemas e, portanto, é evidente a necessidade de pesquisa com objetivo de promover maior confiabilidade e redução de superdimensionamentos. O objetivo deste trabalho é promover uma solução de escalonamento que considere a escalonabilidade em conjunto com a analisabilidade do código da aplicação. Atualmente, a pesquisa de sistemas de tempo real trata o problema do escalonamento isolado do problema de obtenção do parâmetro do tempo de computação da tarefas (WCET --Worst Case Execution Time). Dependendo da arquitetura do processador, as premissas adotadas no cálculo do WCET são incompatíveis com as premissas de escalonamento, o que gera uma contradição fundamental entre o cálculo do WCET e os algoritmos de escalonamento. A incompatibilidade das premissas pode ser ilustrada pela preempção em arquiteturas com memória cache, onde o cálculo de WCET assume execução contínua da tarefa, o que não é verdade em grande parte dos algoritmos de escalonamento. Este trabalho propõe o uso de uma abordagem heterogênea em multiprocessadores onde parte dos núcleos operam em regime preemptivo e parte em regime não preemptivo para tentar lidar com as diferentes considerações sobre preempção. As análises realizadas mostram que existe vantagem em usar a abordagem heterogênea.
Real-time systems are systems where the correct functioning depends not only on the logically correct response, but also the time when it was given. As the the logic functionality, the application response time could be analyzed to determine the viability of a real-time system. This type of application is increasingly present today and the processing demand is such that complex multi-core processors are needed. It is noticeable that the development of multiprocessor is a long way ahead compared with the techniques of analysis of such systems and is therefore necessary researches to promote more reliability and to reduce over-specified systems. The objective of this work is to promote a solution that considers scheduling in conjunction with the analyzability of the application code. Currently, the real-time research considers the scheduling problem isolated from the WCET (Worst Case Execution Time) problem. Depending on the processor architecture, the values obtained by computing WCET are incompatible with the scheduling model which creates a fundamental contradiction between the assumptions of calculation of WCET and scheduling algorithms. This work proposes the use of a heterogeneous approach where part of the multiprocessor cores operate under preemptive and part on a non-preemptive scheduling. The analysis shows that there are advantages using the heterogeneous approach.

Orientador: Carlos Roberto Valêncio
Banca: Geraldo Francisco Donega Zafalon
Banca: Pedro Luiz Pizzigatti Correa
Resumo: Sistemas de gerenciamento de banco de dados, na sua essência, almejam garantir o armazenamento confiável da informação. Também é tarefa de um sistema de gerenciamento de banco de dados oferecer agilidade no acesso às informações. Nesse contexto, é de grande interesse considerar alguns fenômenos recentes: a progressiva geração de conteúdo não-estruturado, como imagens e vídeo, o decorrente aumento do volume de dados em formato digital nas mais diversas mídias e o grande número de requisições por parte de usuários cada vez mais exigentes. Esses fenômenos fazem parte de uma nova realidade, denominada Big Data, que impõe aos projetistas de bancos de dados um aumento nos requisitos de flexibilidade, escalabilidade, resiliência e velocidade dos seus sistemas. Para suportar dados não-estruturados foi preciso se desprender de algumas limitações dos bancos de dados convencionais e definir novas arquiteturas de armazenamento. Essas arquiteturas definem padrões para gerenciamento dos dados, mas um sistema de armazenamento deve ter suas especificidades ajustadas em cada nível de implementação. Em termos de escalabilidade, por exemplo, cabe a escolha entre sistemas com algum tipo de centralização ou totalmente descentralizados. Por outro lado, em termos de resiliência, algumas soluções utilizam um esquema de replicação para preservar a integridade dos dados por meio de cópias, enquanto outras técnicas visam a otimização do volume de dados armazenados. Por fim, ao mesmo tempo que são...
Abstract: Database management systems, in essence, aim to ensure the reliable storage of information. It is also the task of a database management system to provide agility in accessing information. In this context, it is of great interest to consider some recent phenomena: the progressive generation of unstructured content such as images and video, the consequent increase in the volume of data in digital format in the most diverse media and the large number of requests by users increasingly demanding. These phenomena are part of a new reality, named Big Data, that imposes on database designers an increase in the flexibility, scalability, resiliency, and speed requirements of their systems. To support unstructured data, it was necessary to get rid of some limitations of conventional databases and define new storage architectures. These architectures define standards for data management, but a storage system must have its specificities adjusted at each level of implementation. In terms of scalability, for example, it is up to the choice between systems with some type of centralization or totally decentralized. On the other hand, in terms of resiliency, some solutions utilize a replication scheme to preserve the integrity of the data through copies, while other techniques are aimed at optimizing the volume of stored data. Finally, at the same time that new network and disk technologies are being developed, one might think of using caching to optimize access to what is stored. This work explores and analyzes the different levels in the development of distributed storage systems. This work objective is to present an architecture that combines different resilience techniques. The scientific contribution of this work is, in addition to a totally decentralized suggestion of data allocation, the use of an access cache structure with adaptive algorithms in this environment
Mestre

Submitted by André Francisco Morielo Caetano null (andremorielo@hotmail.com) on 2017-08-18T20:54:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Andre_Morielo-Principal.pdf: 2084639 bytes, checksum: d77158373f8168fc0224d407bb07aa99 (MD5)
Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-23T19:42:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 caetano_afm_me_sjrp.pdf: 2084639 bytes, checksum: d77158373f8168fc0224d407bb07aa99 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-08-23T19:42:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 caetano_afm_me_sjrp.pdf: 2084639 bytes, checksum: d77158373f8168fc0224d407bb07aa99 (MD5) Previous issue date: 2017-08-10
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Sistemas de gerenciamento de banco de dados, na sua essência, almejam garantir o armazenamento confiável da informação. Também é tarefa de um sistema de gerenciamento de banco de dados oferecer agilidade no acesso às informações. Nesse contexto, é de grande interesse considerar alguns fenômenos recentes: a progressiva geração de conteúdo não-estruturado, como imagens e vídeo, o decorrente aumento do volume de dados em formato digital nas mais diversas mídias e o grande número de requisições por parte de usuários cada vez mais exigentes. Esses fenômenos fazem parte de uma nova realidade, denominada Big Data, que impõe aos projetistas de bancos de dados um aumento nos requisitos de flexibilidade, escalabilidade, resiliência e velocidade dos seus sistemas. Para suportar dados não-estruturados foi preciso se desprender de algumas limitações dos bancos de dados convencionais e definir novas arquiteturas de armazenamento. Essas arquiteturas definem padrões para gerenciamento dos dados, mas um sistema de armazenamento deve ter suas especificidades ajustadas em cada nível de implementação. Em termos de escalabilidade, por exemplo, cabe a escolha entre sistemas com algum tipo de centralização ou totalmente descentralizados. Por outro lado, em termos de resiliência, algumas soluções utilizam um esquema de replicação para preservar a integridade dos dados por meio de cópias, enquanto outras técnicas visam a otimização do volume de dados armazenados. Por fim, ao mesmo tempo que são desenvolvidas novas tecnologias de rede e disco, pode-se pensar na utilização de caching para otimizar o acesso ao que está armazenado. Este trabalho explora e analisa os diferentes níveis no desenvolvimento de sistemas de armazenamento distribuído. O objetivo deste trabalho é apresentar uma arquitetura que combina diferentes técnicas de resiliência. A contribuição científica deste trabalho é, além de uma sugestão totalmente descentralizada de alocação dos dados, o uso de uma estrutura de cache de acesso nesse ambiente, com algoritmos adaptáveis.
Database management systems, in essence, aim to ensure the reliable storage of information. It is also the task of a database management system to provide agility in accessing information. In this context, it is of great interest to consider some recent phenomena: the progressive generation of unstructured content such as images and video, the consequent increase in the volume of data in digital format in the most diverse media and the large number of requests by users increasingly demanding. These phenomena are part of a new reality, named Big Data, that imposes on database designers an increase in the flexibility, scalability, resiliency, and speed requirements of their systems. To support unstructured data, it was necessary to get rid of some limitations of conventional databases and define new storage architectures. These architectures define standards for data management, but a storage system must have its specificities adjusted at each level of implementation. In terms of scalability, for example, it is up to the choice between systems with some type of centralization or totally decentralized. On the other hand, in terms of resiliency, some solutions utilize a replication scheme to preserve the integrity of the data through copies, while other techniques are aimed at optimizing the volume of stored data. Finally, at the same time that new network and disk technologies are being developed, one might think of using caching to optimize access to what is stored. This work explores and analyzes the different levels in the development of distributed storage systems. This work objective is to present an architecture that combines different resilience techniques. The scientific contribution of this work is, in addition to a totally decentralized suggestion of data allocation, the use of an access cache structure with adaptive algorithms in this environment.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 1896132 bytes, checksum: dc313d94261c073031be0aad2e3bffbf (MD5) Previous issue date: 2005-06-30
Discute a implementação do algoritmo numérico para simulação de escoamento de fluidos incompressíveis, baseado no método de diferenças finitas, projetado para plataformas de processamento paralelo com memória distribuída, particularmente para clusters de estações de trabalho. O algoritmo de solução para as equações de Navier-Stokes utiliza um esquema explicito para pressão e um esquema implícito para as velocidades. A implementação paralela é baseada na decomposição do domínio, onde o domínio computacional do problema é decomposto em vários blocos, sendo um ou mais destinados a nós de processamento distintos. Todos os nós então processam em paralelo as tarefas de computação sobre os blocos a eles designados. O processamento paralelo inclui inicialização, cálculo de coeficientes, solução linear nos subdomínios, e comunicação entre os nós. A troca de informação entre os processos referentes a cada subdomínio é realizada utilizando a biblioteca message passing interface (MPI), o que assegura portabilidade entre diferentes plataformas computacionais, abrangendo desde máquinas maciçamente paralelas (MPP) até clusters de estações de trabalho. Para melhorar os níveis de desempenho obtidos pelo algoritmo, foram investigadas técnicas para a redução do volume de comunicação entre processadores e utilização mais eficiente da memória cache dos microprocessadores. Para avaliar o desempenho do algoritmo desenvolvido e analisar as diferentes estratégias de paralelização foram executadas simulações com cluster de 2 a 56 processadores, nas quais foram avaliados o tempo de execução, speedup e eficiência paralela. Os resultados experimentais mostram que as otimizações relacionadas aos fatores de comunicação melhoram o speedup em até 165%, e a técnica de utilização mais eficiente da memória cache pode melhorar o speedup em mais 40% acima da otimização da comunicação.
This work discusses the implementation of a numerical algorithm for simulating incompressible fluid flows, based on the finite difference method, and designed for parallel computing platforms with distributed-memory, particularly for clusters of workstations. The solution algorithm for the Navier-Stokes equations utilizes an explicit scheme for pressure and an implicit scheme for velocities. The parallel implementation is based on domain decomposition, where the original calculation domain is decomposed into several blocks, each of which given to a separate processing node. All nodes then execute computations in parallel, each node on its associated sub-domain. The parallel computations include initialization, coefficient generation, linear solution on the sub-domain, and inter-node communication. The exchange of information across the sub-domains, or processors, is achieved using the message passing interface standard, MPI. The use of MPI ensures portability across different computing platforms ranging from massively parallel machines to clusters of workstations. Three different optimization strategies were evaluated in order to improve the computational performance of the algorithm, which include techniques exploring a reduction in the communication volume between processors and a more efficient utilization of the microprocessor s cache memory. In order to evaluate the performance levels obtained, and to analyze the effectiveness of the optimization strategies adopted, simulations using a 64 nodes cluster were executed. The simulations were performed using 2 to 56 processors, where execution time and speed-up were measured. The results indicate that the optimizations related to communication factors can improve the speed-up obtained up to 165%, while the cache memory optimization technique used can improve the speed-up obtained in further 40%.

Orientador: Carlos Alberto dos Reis Filho
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-07T11:14:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Couto_AndreLuisdo_M.pdf: 2940356 bytes, checksum: 959908541a3bc46b7b7035eb035de186 (MD5) Previous issue date: 2005
Resumo: A integração de memórias e circuitos analógicos em um mesmo die oferece diversas vantagens: redução de espaço nas placas, maior confiabilidade, menor custo. Para tanto, prescindir-se de tecnologia específica à confecção de memórias e utilizar-se somente de tecnologia CMOS convencional é requisito para tal integração. Essa pode ser tanto mais eficiente quanto maior a capacidade de armazenagem de dados, ou seja, maior a densidade de informação. Para isso, memórias analógicas mostram-se bem mais adequadas, posto que em uma só célula (um ou dois transistores) podem ser armazenados dados que precisariam de diversas células de memórias digitais e, portanto, de maior área. Neste trabalho, transistores MOS com porta flutuante mostraram-se viáveis de serem confeccionados e resultados de caracterização como tipos de programação, retenção de dados e endurance foram obtidos. O trabalho apresenta as principais características dos FGMOS (Floating Gate MOS) e presta-se como referência à futuros trabalhos na área
Abstract:Monolithic integration of memories and analog circuits ,in the same die offers interesting advantages like: smaller application boards, higher robustness and mainly lower costs. Today, a profitable integration of these kind of circuit can only be possible using conventional CMOS technology, which allows efficiently extraordinary levels of integration. Thus, the possibility of integrating analog memories looks more suitable since one single cell (usually use one or two transistors) serves for storing the same data stored by few digital memory cells, therefore, they requiring less area. In this work, it was implemented different memory cells together with few devices using floating gate MOS transistors and manufactured by a conventional CMOS technology. Differemt sort of programrning', data retention, and endurance were characterized as well as the main characteristics of the FGMOS (Floating Gate MOS) were obtained. The results of their characterization reveal that is possible to make and' to program fIoating gate MOSFETS analog memories and must serve as starting-point and reference for new academic studies
Mestrado
Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica
Mestre em Engenharia Elétrica

The increasing speed gap between microprocessors and off-chip DRAM makes last-level caches (LLCs) a critical component for computer performance. Multi core processors aggravate the problem since multiple processor cores compete for the LLC. As a result, LLCs typically consume a significant amount of the die area and effective utilization of LLCs is mandatory for both performance and power efficiency. We present a novel replacement policy for last-level caches (LLCs). The fundamental observation is to view LLCs as a shared resource among multiple address streams with each stream being generated by a static memory access instruction. The management of LLCs in both single-core and multi-core processors can then be modeled as a competition among multiple instructions. In our proposed scheme, we prioritize those instructions based on the number of LLC accesses and reuses and only allow cache lines having high instruction priorities to replace those of low priorities. The hardware support for our proposed replacement policy is light-weighted. Our experimental results based on a set of SPEC 2006 benchmarks show that it achieves significant performance improvement upon the least-recently used (LRU) replacement policy for benchmarks with high numbers of LLC misses. To handle LRU-friendly workloads, the set sampling technique is adopted to retain the benefits from the LRU replacement policy.
M.S.
School of Electrical Engineering and Computer Science
Engineering and Computer Science
Computer Engineering MSCpE

Thesis (Ph. D.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2002.
Includes bibliographical references (leaves 146-158). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.

Thesis (M. Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2004.
Includes bibliographical references (leaves 57-60). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.

Thesis (Ph. D.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2002.
Includes bibliographical references (leaves 149-163). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.

Thesis (M. Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2004.
Includes bibliographical references (leaves 58-59). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.

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Bachelors
Engineering and Computer Science
Computer Science

Computer security and privacy are becoming extremely important nowadays. The task of protecting computer systems from malicious attacks and potential subsequent catastrophic losses is, however, challenged by the ever increasing complexity and size of modern hardware and software design. We propose several methods to improve computer security and privacy from architectural point of view. They provide strong protection as well as performance efficiency. In our first approach, we propose a new dynamic information flow method to protect systems from popular software attacks such as buffer overflow and format string attacks. In our second approach, we propose to deploy encryption schemes to protect the privacy of an emerging non-volatile main memory technology  phase change memory (PCM). The negative impact of the encryption schemes on PCM lifetime is evaluated and new methods including a new encryption counter scheme and an efficient error correct code (ECC) management are proposed to improve PCM lifetime. In our third approach, we deconstruct two previously proposed secure cache designs against software data-cache-based side channel attacks and demonstrate their weaknesses. We propose three hardware-software integrated approaches as secure protections against those data cache attacks. Also we propose to apply them to protect instruction caches from similar threats. Furthermore, we propose a simple change to the update policy of Branch Target Buffer (BTB) to defend against BTB attacks. Our experiments show that our proposed schemes are both security effective and performance efficient.
Ph.D.
School of Electrical Engineering and Computer Science
Engineering and Computer Science
Computer Science PhD

No embedded system is possible without a memory inside as memory is important part of any system. So managing the memory is a crucial part of work in the System. That is why memory management is the most complex part of operating system. Whenever an operating system is decided for any devices the device memory and OS capabilities are matched. Choice of Android for the Mobile Phones give best combination of under lying hardware and software capabilities. In lined with the choice of OS, Android provides improved Memory Management than Linux. Android also provides the in build policy for handling with the low memory scenarios. But as the performance has no limit to achieve and daily user requirements for faster and bulky software needs further optimizations. Here in this thesis our aim is to focus on the RAM availability for the System. More system RAM means improved sluggish behavior with enhanced degree of multi programming and responsiveness. We studied various method of in kernel compression to achieve goal of improved RAM. These methods are Com-Cache, zSWAP, KSM. These methods are not in the proper shape to use with Android Operating System and Android Low Memory Policy situation. After deep analysis here to enhance the RAM availability we need to change the Android Low Memory Policy and modified com-cache and KSM implementations to suite the Mobile Phones. KSM utilizes the CPU heavily and drain out battery very fast and Com-Cache is not compatible with the LMK in its raw form. These techniques are modified and also changed Android Low memory Policy and these results in batter RAM availability to the system.