|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (oponent) ; Steininger, Andreas (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
In the development of current hardware systems, e.g. embedded systems or computer hardware, new ways how to increase their reliability are highly investigated. One way how to tackle the issue of reliability is to increase the efficiency and the speed of verification processes that are performed in the early phases of the design cycle. In this Ph.D. thesis, the attention is focused on the verification approach called functional verification. Several challenges and problems connected with the efficiency and the speed of functional verification are identified and reflected in the goals of the Ph.D. thesis. The first goal focuses on the reduction of the simulation runtime when verifying complex hardware systems. The reason is that the simulation of inherently parallel hardware systems is very slow in comparison to the speed of real hardware. The optimization technique is proposed that moves the verified system into the FPGA acceleration board while the rest of the verification environment runs in simulation. By this single move, the simulation overhead can be significantly reduced. The second goal deals with manually written verification environments which represent a huge bottleneck in the verification productivity. However, it is not reasonable, because almost all verification environments have the same structure as they utilize libraries of basic components from the standard verification methodologies. They are only adjusted to the system that is verified. Therefore, the second optimization technique takes the high-level specification of the system and then automatically generates a comprehensive verification environment for this system. The third goal elaborates how the completeness of the verification process can be achieved using the intelligent automation. The completeness is measured by different coverage metrics and the verification is usually ended when a satisfying level of coverage is achieved. Therefore, the third optimization technique drives generation of input stimuli in order to activate multiple coverage points in the veri\-fied system and to enhance the overall coverage rate. As the main optimization tool the genetic algorithm is used, which is adopted for the functional verification purposes and its parameters are well-tuned for this domain. It is running in the background of the verification process, it analyses the coverage and it dynamically changes constraints of the stimuli generator. Constraints are represented by the probabilities using which particular values from the input domain are selected. The fourth goal discusses the re-usability of verification stimuli for regression testing and how these stimuli can be further optimized in order to speed-up the testing. It is quite common in verification that until a satisfying level of coverage is achieved, many redundant stimuli are evaluated as they are produced by pseudo-random generators. However, when creating optimal regression suites, redundancy is not needed anymore and can be removed. At the same time, it is important to retain the same level of coverage in order to check all the key properties of the system. The fourth optimization technique is also based on the genetic algorithm, but it is not integrated into the verification process but works offline after the verification is ended. It removes the redundancy from the original suite of stimuli very fast and effectively so the resulting verification runtime of the regression suite is significantly improved.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Dvořák, Václav (vedoucí práce)
This thesis deals with packet classification in computer networks. Classification is the key task in many networking devices, most notably packet filters - firewalls. This thesis therefore concerns the area of computer security. The thesis is focused on high-speed networks with the bandwidth of 100 Gb/s and beyond. General-purpose processors can not be used in such cases, because their performance is not sufficient. Therefore, specialized hardware is used, mainly ASICs and FPGAs. Many packet classification algorithms designed for hardware implementation were presented, yet these approaches are not ready for very high-speed networks. This thesis addresses the design of new high-speed packet classification algorithms, targeted for the implementation in dedicated hardware. The algorithm that decomposes the problem into several easier sub-problems is proposed. The first subproblem is the longest prefix match (LPM) operation, which is used also in IP packet routing. As the LPM algorithms with sufficient speed have already been published, they can be used in out context. The following subproblem is mapping the prefixes to the rule numbers. This is where the thesis brings innovation by using a specifically constructed hash function. This hash function allows the mapping to be done in constant time and requires only one memory with narrow data bus. The algorithm throughput can be determined analytically and is independent on the number of rules or the network traffic characteristics. With the use of available parts the throughput of 266 million packets per second can be achieved. Additional three algorithms (PFCA, PCCA, MSPCCA) that follow in this thesis are designed to lower the memory requirements of the first one without compromising the speed. The second algorithm lowers the memory size by 11 % to 96 %, depending on the rule set. The disadvantage of low stability is removed by the third algorithm, which reduces the memory requirements by 31 % to 84 %, compared to the first one. The fourth algorithm combines the third one with the older approach and thanks to the use of several techniques lowers the memory requirements by 73 % to 99 %.
|
|
Acceleration of Object Detection Using Classifiers
Juránek, Roman ; Kälviäinen, Heikki (oponent) ; Sojka, Eduard (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
Detection of objects in computer vision is a complex task. One of most popular and well explored approaches is the use of statistical classifiers and scanning windows. In this approach, classifiers learned by AdaBoost algorithm (or some modification) are often used as they achieve low error rates, high detection rates and they are suitable for detection in real-time applications. Object detection run-time which uses such classifiers can be implemented by various methods and properties of underlying architecture can be used for speed-up of the detection. For the purpose of acceleration, graphics hardware, multi-core architectures, SIMD or other means can be used. The detection is often implemented on programmable hardware. The contribution of this thesis is to introduce an optimization technique which enhances object detection performance with respect to an user defined cost function. The optimization balances computations of previously learned classifiers between two or more run-time implementations in order to minimize the cost function. The optimization method is verified on a basic example -- division of a classifier to a pre-processing unit implemented in FPGA, and a post-processing unit in standard PC.
|
|
OPTIMIZATION OF ALGORITHMS AND DATA STRUCTURES FOR REGULAR EXPRESSION MATCHING USING FPGA TECHNOLOGY
Kaštil, Jan ; Plíva, Zdeněk (oponent) ; Vlček, Karel (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
This thesis deals with fast regular expression matching using FPGA. Regular expression matching in high speed computer networks is computationally intensive operation used mostly in the field of the computer network security and in the field of monitoring of the network traffic. Current solutions do not achieve throughput required by modern networks with respect to all requirements placed on the matching unit. Innovative hardware architectures implemented in FPGA or ASIC have the highest throughput. This thesis describes two new architectures suitable for the FPGA and ASIC implementation. The basic idea of these architectures is to use perfect hash function to implement transitional function of deterministic finite automaton. Also, architecture that allows the user to introduce small probability of errors into the matching process in order to reduce memory requirement of the matching unit was introduced. The thesis contains analysis of the effect of these errors to overall reliability of the system and compares it to the reliability of currently used approach. The measurement of properties of regular expressions used in analysis of the traffic in modern computer networks was performed in the thesis. The analysis implies that most of the used regular expressions are suitable for the implementation by proposed architectures. To guarantee high throughput of the matching unit new algorithms for alphabet transformation is proposed. The algorithm allows to transform the automaton to accept several input characters per one transition. The main advantage of the proposed algorithm over currently used solutions is that it does not have any limitation over the number of characters that are accepted at once. Implemented architectures were compared with the current state of the art algorithm and 200MB memory reduction was achieve
|
|
Methods for class prediction with high-dimensional gene expression data
Šilhavá, Jana ; Matula, Petr (oponent) ; Železný, Filip (oponent) ; Smrž, Pavel (vedoucí práce)
This thesis deals with class prediction with high-dimensional gene expression data. During the last decade, an increasing amount of genomic data has become available. Combining gene expression data with other data can be useful in clinical management, where it can improve the prediction of disease prognosis. The main part of this thesis is aimed at combining gene expression data with clinical data. We use logistic regression models that can be built through various regularized techniques. Generalized linear models enable us to combine models with different structure of data. It is shown that such a combination may yield more accurate predictions than those obtained based on the use of gene expression or clinical data alone. Suggested approaches are not computationally intensive. Evaluations are performed with simulated data sets in different settings and then with real benchmark data sets. The work also characterizes an additional predictive value of microarrays. The thesis includes a comparison of selected features of gene expression classifiers built up in five different breast cancer data sets. Finally, a feature selection that combines gene expression data with gene ontology information is proposed.
|
|
Optimalizace sledování síťových toků
Žádník, Martin ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Matoušek, Radomil (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá optimalizací sledování síťových toků. Sledování síťových toků spočívá ve sledování jejich stavu a je klíčovou úlohou pro řadu síťových aplikací. S každým příchodem paketu je nutné aktualizovat hodnoty stavu, což zahrnuje přístupy do paměti. Vzhledem k vysoké propustnosti linek a obrovskému množství souběžných toků hraje přístup do paměti kritickou roli ve výkonnosti stavového zpracování síťového provozu. Tento problém se řeší různými technikami. Tyto techniky ale ve výsledku vždy požadují, aby nejblíže zpracování provozu byla nasazena paměť s nízkou odezvou, cache toků, schopná vyřídit všechny přístupy. Cache toků má proto omezenou kapacitu a její efektivní správa má zásadní vliv na výkonnost a výsledky zpracování síťového provozu. Vzhledem ke specifikům síťového provozu nemusí být stávající správy vhodné pro správu cache toků. Disertační práce se proto zabývá automatizovaným vývojem správy cache na základě reálného provozu dané sítě. Automatizace vývoje správy cache toků je realizována pomocí genetického algoritmu. Genetický algoritmus vyvíjí nová řešení a hodnotí je simulací nad vzorkem provozu z různých sítí. Navržený postup je ověřen na vývoji správ pro dva problémy. Prvním problémem je vývoj správy, která bude vykazovat celkově nízký počet výpadků stavů z cache toků. Druhým problémem je vývoj správy, která bude vykazovat velmi nízký počet výpadků u velkých toků. Optimalizace zakódování správy a experimenty s parametry genetického algoritmu ukázují, že je možné nalézt správy cache toků, které jsou optimalizované pro specifika daného nasazení. Nově vyvinuté správy poskytují lepší výsledky než ostatní testované správy. Z hlediska snížení celkového počtu výpadků je vyvinuta správa, která snižuje počet výpadků na konkrétní datové sadě až o deset procent vůči nejlepší porovnávané správě. Z pohledu snížení počtu výpadků u velkých toků je dosaženo vyvinutou správou až dvojnásobného snížení výpadků. Většina velkých toků (více než 90%) nezaznamenala při použití vyvinuté správy dokonce ani jeden výpadek. Rovněž během záplav nových toků, které se v síťovém provozu vyskytují v souvislosti se skenováním sítí a útoky, se ukazují velmi dobré vlastnosti vyvinuté správy. V rámci práce je rovněž navrženo rozšíření správy o využití doplňkové informace ze záhlaví příchozích paketů. Výsledky ukazují, že kombinací této informace lze počet výpadků u správ dále snižovat.
|
|
Právní a zdravotně sociální aspekty činnosti OSPOD jako ustanovených opatrovníků v zámu nezletilých dětí
BORSKÁ, Jana
Česká republika, jako signatář Úmluvy o právech dítěte, svěřila výkon státní správy na úseku péče o nezletilé děti obecním úřadům obcí s rozšířenou působností, kde ochranu práv a oprávněných zájmů nezletilých dětí vykonávají orgány sociálně právní ochrany dětí (dále jen OSPOD), které jsou začleněny do systému výkonu státní správy v územním členění tak, aby byla zajištěna komplexní péče o nezletilé děti v rozsahu stanoveném zákonem o sociálně právní ochraně dětí. Postavení a úloha OSPOD, který je pověřen výkonem státní správy na úseku ochrany nezletilých dětí, jsou upraveny zák. č. 359/1999 Sb., o sociálně právní ochraně dětí, v platném znění. Stejně důležité je zakotvení postavení lidí pracujících na těchto úřadech. Z hlediska odbornosti jsou na ně kladeny vysoké nároky z hlediska znalostního profilu zejména z oboru práva. Jedná se o velice náročnou práci, která klade vysoké nároky na osobnostní profil zaměstnance. ČR provedla v posledních třech letech rozsáhlé zásahy do právní úpravy problematiky sociálně právní ochrany dětí, kde došlo k posílení ochrany práv nezletilých dětí a stanovení nových nástrojů k jejich ochraně. Přijetím nové právní úpravy rodinného práva, které je komplexně upraveno v zák. č. 89/2012 Sb., občanském zákoníku, následovala nová právní úprava procesních předpisů spojených s ochranou práv nezletilých dětí, kde vedle zák. č. 99/1963, občanský soudní řád platí také zák. č. 292/2013 Sb., o zvláštních řízeních soudních. Rozhodování o nezletilých dětech stát svěřil převážně do pravomoci soudů, které jmenují místně příslušný OSPOD opatrovníkem k zastupování zájmů nezletilých dětí. Na základě provedeného rozboru základních pojmů bylo cílem zjistit názory vybraných vedoucích pracovníků OSPOD a soudců okresních soudů na vydefinované problémy vyskytující se v postupech činnosti OSPOD a soudů při ochraně zájmu nezletilých dětí. Ve výzkumné části práce byly rozborem kazuistik vytipovány problémy v činnosti OSPOD. Z návrhů soudců i vedoucích pracovníků OSPOD vyplynula nezbytnost sjednocení místní příslušnosti. Soudy navrhují sjednocení dle místa, kde se nezletilé dítě zdržuje; OSPOD dle místa trvalého pobytu. Všech 10 oslovených vedoucích pracovníků OSPOD označilo za problém dožádání, kde tento institut není zahrnut do hodnocení výkonů, nelze jej odmítnout. Podjatost činí problémy v různých fázích řízení - je zde patrný rozdílný přístup soudů k řešení dané problematiky (některé vznesenou námitku podjatosti u soudu řeší a jiní nikoliv) a pro pracovníky OSPOD je obtížné odhadnout - jak se zachovat, je-li vůči nim námitka podjatosti vznesena (z tohoto důvodu bylo téma "podjatosti zpracováno komplexně včetně výkladu právního postupu pro pracovníky OSPOD). Vzdělávání pracovníků OSPOD je zákonem stanovenou povinností. Ne všem OSPOD se daří zajistit školení v požadovaném rozsahu - a to z finančních důvodů (průměrné náklady na školení na jednoho zaměstnance je od 9167,-- do 13400 Kč ročně - tyto náklady odpovídají cca 6 dnům školení). Pracovní vytíženost způsobená nedostatečným počtem zaměstnanců OSPOD neumožňuje absolvovat tato povinná školení. V rámci zkoumání "účasti kolizního opatrovníka při jednání u soudu" bylo zjištěno - nepravidelná účast kolizního opatrovníka u soudu (neúčast při odvolacím řízení); nedostatek zkušeností pracovníků OSPOD v této oblasti; neúplné zprávy z šetření v rodině, které jsou určené pro soud. Na základě vyhodnocení rozhovorů vyplynuly návrhy na zlepšení organizace školení OSPOD, na základě povedeného komplexního rozboru řešení problematiky místní příslušnosti bylo doporučeno řešení samostatné evidence dožádání a finanční kompenzace činnosti OSPOD při dožádání provedení zastupování nezletilých u soudu, vypracování návrhů předběžných opatření, návrh možného řešení začlenění OSPOD v jiné organizační struktuře.
|
|
Nadváha a obezita adolescentů
JINDROVÁ, Kateřina
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou nadváhy a obezity adolescentů. Problematika u dospívajících je podrobně popsána a následně rozdělena. Hlavním stanoveným cílem mé bakalářské práce bylo zmapovat problematiku nadváhy a obezity v období dospívání v rozmezí 15 - 18 let a to především jejich stravovací zvyklosti a pohybovou aktivitu. Teoretická část se zaměřuje na výskyt nadváhy a obezity v České Republice a ve světě, příčiny vzniku, rizikové faktory, klasifikaci a diagnostiku, typy, léčbu a prevenci. Zabývá se zde racionální stravou, popisuji zásady správného stravování a vhodné či nevhodné potraviny. Snažím se klást důraz na prevenci nadváhy a obezity a to především na stravování a pohybovou aktivitu. Metodická část byla zpracována pomocí kvantitativního výzkumu. Technikou sběru dat jsou dotazníky určené pro dospívající středních škol v rozmezí 1. - 3. ročník. Výzkumný soubor bude zahrnovat 150 respondentů z různých škol v Českých Budějovicích a okolí. Výsledky budou zaznamenány v podobě grafů, které budou okomentovány a doplněny tabulkami. V souladu s cílem a použitím kvantitativního výzkumu byly stanoveny hypotéza. Hypotéza 1 zněla: Nadváha a obezita se bude vyskytovat více u dospívajících se špatnými stravovacími návyky. Hypotéze 2 zněla: Nadváha a obezita se bude vyskytovat více u dospívajících s nízkou pohybovou aktivitou. Pro vypracování výzkumné části byl použit kvantitativní výzkum, který byl prováděn formou dotazníků, které byly rozdány studentům v období dospívání v rozmezí 15 - 18 let. Získaná data jsem zpracovala pomocí programu "Microsoft Excel", ve kterém jsem používala jednotlivé početní relace a funkce. Odpovědi od jednotlivých respondentů jsem zaznamenávala do databáze a za pomoci daných funkcí v Excelu jsem vyhodnocovala jednotlivé určené kategorie. Nejvíce jsem se zaměřila na kategorie týkající se pohybu a stravování. Zpracovaná data jsou interpretována jednoduchými grafy, které jsou vždy okomentovány, popřípadě doplněny tabulkami a následně statisticky zhodnoceny. Z výsledku vyplývají 2 hlavní rozdíly mezi dospívajícími s normální váhou a trpícími nadváhou a obezitou. Jedním z nich je nepravidelnost ve stravování a celkově špatné stravovací zvyklosti, velký rozdíl se též objevuje u pohybové aktivity. U obézních adolescentů se často objevuje nerovnoměrný a nepravidelný příjem potravy, nadměrný příjem kalorických nápojů typu coca cola, fanta, sprite apod., nedostatečný příjem ovoce, zeleniny, luštěnin, ryb, či žádná nebo velmi nízká pohybová aktivita. Pouze několik obézních dospívajících se od těchto kritérií odlišuje, ti však toto onemocnění mají dané geneticky. U zkoumaných respondentů s normální váhou je stravování pravidelné, vyskytují se však výjimky, které se stravují obdobně jako obézní, avšak společnou vlastností, všech dětí s normální váhou, je pravidelná fyzická aktivita. Hypotéza 1 i hypotéza 2 byly potvrzeny. Výsledky ukazují, že na vzniku obezity se podílejí velmi často genetické faktory, které lze aspoň z části pozitivně ovlivnit pravidelnou pohybovou aktivitou a vhodnými stravovacími návyky. Závěrem práce bych chtěla říci, že je nepostradatelné zaměřit se na vhodné stravovací návyky a pravidelnou pohybovou aktivity již od útlého věku, kdy si dítě osvojuje většinu návyků a zvyklostí a to včetně rodičů, kteří jsou mnohdy vzorem pro své děti. Je důležité rozvíjet znalosti o jednotlivých formách prevence, které jsou mnohdy zásadní v zabránění vzniku nadváhy a obezity.
|
|
Polyfázový strukturní vývoj rozhraní suprastruktury a infrastruktury v orogenních zónách
Peřestý, Vít ; Lexa, Ondrej (vedoucí práce) ; Pitra, Pavel (oponent)
Polyfázový strukturní vývoj rozhraní suprastruktury a infrastruktury v orogenních zónách Proterozoické horniny tepelsko-barrandienské oblasti (TBU) jsou heterogenně ovlivněny dvěma hlavními tektonometamorfními cykly. V centrální a JZ části dominují projevy kadomského orogenního cyklu, zatímco na západním okraji v oblasti tepelského krystalinika (TCC) je na prevariské stavby naložena polyfázová svrchně devonská deformace a metamorfóza. Profil podél řeky Střely v severní části TCC odkrývá kontinuální řez kůrou od velmi slabě metamorfovaných fylitů (v blízkosti biotitové izogrády) ve východní části území, po vysoce metamorfované pararuly kyanitové zóny na kontaktu s vysokotlakým metabazitovým mariánsko-lázeňským komplexem (MLC). V oblasti byly vyčleněny 3 hlavní deformační události, které vykazují systematický prostorový gradient v metamorfních podmínkách a strukturním stylu a jsou interpretovány ve smyslu konceptu suprastruktury a infrastruktury. Během prevariské události D1 se utvořila plochá foliace S1 s normální metamorfní zonalitou dosahující podmínek minimálně granátové zóny. Stavba S1 byla při variské události D2 S-J penetrativní kliváží S2, která se vyvinula jako osní kliváž sevřených vrás F2 mapového měřítka. Strmý průběh stavby S2 odráží maximální ztluštění TBU a je zachován pouze ve...
|
|
Vliv vysokých teplot a různých vodních režimů na tvorbu nadzemní biomasy vybraných odrůd pšenice ozimé
Hlaváčová, M. ; Klem, Karel ; Hlavinka, Petr ; Trnka, Miroslav
Cílem této studie bylo hodnocení vlivu vysoké teploty a nedostatku půdní vláhy v období kvetení na alokaci nadzemní biomasy dvou odrůd pšenice ozimé (Bohemia a Pannonia). Za tímto účelem byly simulovány podmínky stresu teplem s těmito teplotními maximy: 26 °C (kontrolní komora), 29, 32, 35, 38 a 41 °C. Průběh relativní vlhkosti vzduchu (RV) a fotosynteticky aktivní radiace (FAR) byl řízen prostřednictvím protokolů. Kromě toho byla v každé komoře ustanovena varianta stresovaná suchem (Dry) a varianta optimálně zalévaná (Wet). Rostliny byly po 14 dnech stresového režimu vyjmuty z komor a do období plné zralosti byly vystaveny vlivům aktuálního počasí. Po sklizni byla pro všechny varianty nastolených stresových podmínek obou odrůd vyhodnocena produktivita hlavních klasů a sklizňový index (HI) hlavních klasů
|
host ::
