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Thesis etd-05082013-205031


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
BACCHILLONE, TONY SALVATORE
URN
etd-05082013-205031
Thesis title
Embedded computing systems design: architectural and application perspectives
Academic discipline
ING-INF/01
Course of study
INGEGNERIA
Supervisors
tutor Prof. Saponara, Sergio
tutor Prof. Fanucci, Luca
Keywords
  • Chronic Heart Failure
  • Configurable Core
  • Design Methodology
  • Home Area Network
  • Network-on-Chip
  • Remote Monitoring
  • Smart Grid
  • Wireless Sensor Networks
Graduation session start date
24/06/2013
Availability
Full
Summary
Questo elaborato affronta varie problematiche legate alla progettazione e all'implementazione dei moderni sistemi embedded di computing, ponendo in rilevo, e talvolta in contrapposizione, le sfide che emergono all'avanzare della tecnologia ed i requisiti che invece emergono a livello applicativo, derivanti dalle necessità degli utenti finali e dai trend di mercato.
La discussione sarà articolata tenendo conto di due punti di vista: la progettazione hardware e la loro applicazione a livello di sistema.
A livello hardware saranno affrontati nel dettaglio i problemi di interconnettività on-chip. Aspetto che riguarda la parallelizzazione del calcolo, ma anche l'integrazione di funzionalità eterogenee. Sarà quindi discussa un'architettura d'interconnessione denominata Network-on-Chip (NoC). La soluzione proposta è in grado di supportare funzionalità avanzate di networking direttamente in hardware, consentendo tuttavia di raggiungere sempre un compromesso ottimale tra prestazioni in termini di traffico e requisiti di implementazioni a seconda dell'applicazione specifica. Nella discussione di questa tematica, verrà posto l'accento sul problema della configurabilità dei blocchi che compongono una NoC. Quello della configurabilità, è un problema sempre più sentito nella progettazione dei sistemi complessi, nei quali si cerca di sviluppare delle funzionalità, anche molto evolute, ma che siano semplicemente riutilizzabili. A tale scopo sarà introdotta una nuova metodologia, denominata Metacoding che consiste nell'astrarre i problemi di configurabilità attraverso linguaggi di programmazione di alto livello. Sulla base del metacoding verrà anche proposto un flusso di design automatico in grado di semplificare la progettazione e la configurazione di una NoC da parte del designer di rete.
Come anticipato, la discussione si sposterà poi a livello di sistema, per affrontare la progettazione di tali sistemi dal punto di vista applicativo, focalizzando l'attenzione in particolare sulle applicazioni di monitoraggio remoto. A tal riguardo saranno studiati nel dettaglio tutti gli aspetti che riguardano la progettazione di un sistema per il monitoraggio di pazienti affetti da scompenso cardiaco cronico. Si partirà dalla definizione dei requisiti, che, come spesso accade a questo livello, derivano principalmente dai bisogni dell'utente finale, nel nostro caso medici e pazienti. Verranno discusse le problematiche di acquisizione, elaborazione e gestione delle misure. Il sistema proposto introduce vari aspetti innovativi tra i quali il concetto di protocollo operativo e l'elevata interoperabilità offerta. In ultima analisi, verranno riportati i risultati relativi alla sperimentazione del sistema implementato.
Infine, il tema del monitoraggio remoto sarà concluso con lo studio delle reti di distribuzione elettrica intelligenti: le Smart Grid, cercando di fare uno studio dello stato dell'arte del settore, proponendo un'architettura di Home Area Network (HAN) e suggerendone una possibile implementazione attraverso Commercial Off the Shelf (COTS).
File