|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (referee) ; Steininger, Andreas (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Při vývoji současných číslicových systémů, např. vestavěných systému a počítačového hardware, je nutné hledat postupy, jak zvýšit jejich spolehlivost. Jednou z možností je zvyšování efektivity a rychlosti verifikačních procesů, které se provádějí v raných fázích návrhu. V této dizertační práci se pozornost věnuje verifikačnímu přístupu s názvem funkční verifikace. Je identifikováno několik výzev a problému týkajících se efektivity a rychlosti funkční verifikace a ty jsou následně řešeny v cílech dizertační práce. První cíl se zaměřuje na redukci simulačního času v průběhu verifikace komplexních systémů. Důvodem je, že simulace inherentně paralelního hardwarového systému trvá velmi dlouho v porovnání s během v skutečném hardware. Je proto navrhnuta optimalizační technika, která umisťuje verifikovaný systém do FPGA akcelerátoru, zatím co část verifikačního prostředí stále běží v simulaci. Tímto přemístěním je možné výrazně zredukovat simulační režii. Druhý cíl se zabývá ručně připravovanými verifikačními prostředími, která představují výrazné omezení ve verifikační produktivitě. Tato režie však není nutná, protože většina verifikačních prostředí má velice podobnou strukturu, jelikož využívají komponenty standardních verifikačních metodik. Tyto komponenty se jen upravují s ohledem na verifikovaný systém. Proto druhá optimalizační technika analyzuje popis systému na vyšší úrovni abstrakce a automatizuje tvorbu verifikačních prostředí tím, že je automaticky generuje z tohoto vysoko-úrovňového popisu. Třetí cíl zkoumá, jak je možné docílit úplnost verifikace pomocí inteligentní automatizace. Úplnost verifikace se typicky měří pomocí různých metrik pokrytí a verifikace je ukončena, když je dosažena právě vysoká úroveň pokrytí. Proto je navržena třetí optimalizační technika, která řídí generování vstupů pro verifikovaný systém tak, aby tyto vstupy aktivovali současně co nejvíc bodů pokrytí a aby byla rychlost konvergence k maximálnímu pokrytí co nejvyšší. Jako hlavní optimalizační prostředek se používá genetický algoritmus, který je přizpůsoben pro funkční verifikaci a jeho parametry jsou vyladěny pro tuto doménu. Běží na pozadí verifikačního procesu, analyzuje dosažené pokrytí a na základě toho dynamicky upravuje omezující podmínky pro generátor vstupů. Tyto podmínky jsou reprezentovány pravděpodobnostmi, které určují výběr vhodných hodnot ze vstupní domény. Čtvrtý cíl diskutuje, zda je možné znovu použít vstupy z funkční verifikace pro účely regresního testování a optimalizovat je tak, aby byla rychlost testování co nejvyšší. Ve funkční verifikaci je totiž běžné, že vstupy jsou značně redundantní, jelikož jsou produkovány generátorem. Pro regresní testy ale tato redundance není potřebná a proto může být eliminována. Zároveň je ale nutné dbát na to, aby úroveň pokrytí dosáhnutá optimalizovanou sadou byla stejná, jako u té původní. Čtvrtá optimalizační technika toto reflektuje a opět používá genetický algoritmus jako optimalizační prostředek. Tentokrát ale není integrován do procesu verifikace, ale je použit až po její ukončení. Velmi rychle odstraňuje redundanci z původní sady vstupů a výsledná doba simulace je tak značně optimalizována.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (referee) ; Dvořák, Václav (advisor)
Tato práce se zabývá klasifikací paketů v počítačových sítích. Klasifikace paketů je klíčovou úlohou mnoha síťových zařízení, především paketových filtrů - firewallů. Práce se tedy týká oblasti počítačové bezpečnosti. Práce je zaměřena na vysokorychlostní sítě s přenosovou rychlostí 100 Gb/s a více. V těchto případech nelze použít pro klasifikaci obecné procesory, které svým výkonem zdaleka nevyhovují požadavkům na rychlost. Proto se využívají specializované technické prostředky, především obvody ASIC a FPGA. Neméně důležitý je také samotný algoritmus klasifikace. Existuje mnoho algoritmů klasifikace paketů předpokládajících hardwarovou implementaci, přesto však tyto přístupy nejsou připraveny pro velmi rychlé sítě. Dizertační práce se proto zabývá návrhem nových algoritmů klasifikace paketů se zaměřením na vysokorychlostní implementaci ve specializovaném hardware. Je navržen algoritmus, který dělí problém klasifikace na jednodušší podproblémy. Prvním krokem je operace vyhledání nejdelšího shodného prefixu, používaná také při směrování paketů v IP sítích. Tato práce předpokládá využití některého existujícího přístupu, neboť již byly prezentovány algoritmy s dostatečnou rychlostí. Následujícím krokem je mapování nalezených prefixů na číslo pravidla. V této části práce přináší vylepšení využitím na míru vytvořené hashovací funkce. Díky použití hashovací funkce lze mapování provést v konstantním čase a využít při tom pouze jednu paměť s úzkým datovým rozhraním. Rychlost tohoto algoritmu lze určit analyticky a nezávisí na počtu pravidel ani na charakteru síťového provozu. S využitím dostupných součástek lze dosáhnout propustnosti 266 milionů paketů za sekundu. Následující tři algoritmy uvedené v této práci snižují paměťové nároky prvního algoritmu, aniž by ovlivňovaly rychlost. Druhý algoritmus snižuje velikost paměti o 11 % až 96 % v závislosti na sadě pravidel. Nevýhodu nízké stability odstraňuje třetí algoritmus, který v porovnání s prvním zmenšuje paměťové nároky o 31 % až 84 %. Čtvrtý algoritmus kombinuje třetí algoritmus se starším přístupem a díky využití několika technik zmenšuje paměťové nároky o 73 % až 99 %.
|
|
Acceleration of Object Detection Using Classifiers
Juránek, Roman ; Kälviäinen, Heikki (referee) ; Sojka, Eduard (referee) ; Zemčík, Pavel (advisor)
Detekce objektů v počítačovém vidění je složítá úloha. Velmi populární a rozšířená metoda pro detekci je využití statistických klasifikátorů a skenovacích oken. Pro učení kalsifikátorů se často používá algoritmus AdaBoost (nebo jeho modifikace), protože dosahuje vysoké úspěšnosti detekce, nízkého počtu chybných detekcí a je vhodný pro detekci v reálném čase. Implementaci detekce objektů je možné provést různými způsoby a lze využít vlastnosti konkrétní architektury, pro urychlení detekce. Pro akceleraci je možné využít grafické procesory, vícejádrové architektury, SIMD instrukce, nebo programovatelný hardware. Tato práce představuje metodu optimalizace, která vylepšuje výkon detekce objektů s ohledem na cenovou funkci zadanou uživatelem. Metoda rozděluje předem natrénovaný klasifikátor do několika různých implementací, tak aby celková cena klasifikace byla minimalizována. Metoda je verifikována na základním experimentu, kdy je klasifikátor rozdělen do předzpracovací jednotku v FPGA a do jednotky ve standardním PC.
|
|
OPTIMIZATION OF ALGORITHMS AND DATA STRUCTURES FOR REGULAR EXPRESSION MATCHING USING FPGA TECHNOLOGY
Kaštil, Jan ; Plíva, Zdeněk (referee) ; Vlček, Karel (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Disertační práce se zabývá rychlým vyhledáváním regulárních výrazů v síťovém provozu s použitím technologie FPGA. Vyhledávání regulárních výrazů v síťovém provozu je výpočetně náročnou operací využívanou převážně v oblasti síťové bezpečnosti a v oblasti monitorování provozu vysokorychlostních počítačových sítí. Současná řešení neumožňují dosáhnout požadovaných multigigabitových propustností při dodržení všech požadavků, které jsou na vyhledávací jednotky kladeny. Nejvyšších propustností dosahují implementace založené na využití inovativních hardwarových architektur implementovaných v FPGA případně v ASIC. Tato disertační práce popisuje nové architektury vyhledávací jednotky, které jsou vhodné pro implementaci jak v FPGA tak v ASIC. Základní myšlenkou navržených architektur je využití perfektní hashovací funkce pro implementaci přechodové tabulky konečného automatu. Dále byla navržena architektura, která umožňuje uživateli zanést malou pravděpodobnost chyby při vyhledávání a tím snížit paměťové nároky vyhledávací jednotky. Disertační práce analyzuje vliv pravděpodobnosti této chyby na celkovou spolehlivost systému a srovnává ji s řešením používaným v současnosti. V rámci disertační práce byla provedena měření vlastností regulárních výrazů používaných při analýze provozu moderních počítačových sítí. Z provedené analýzy vyplývá, že velká část regulárních výrazů je vhodná pro implementaci pomocí navržených architektur. Pro dosažení vysoké propustnosti vyhledávací jednotky práce navrhuje nový algoritmus transformace abecedy, který umožňuje, aby vyhledávací jednotka zpracovala více znaků v jednom kroku. Na rozdíl od současných metod, navržený algoritmus umožňuje konstrukci automatu zpracovávajícího libovolný počet symbolů v jednom taktu. Implementované architektury dosahují v porovnání se současnými metodami úspory paměti zlepšení až 200MB.
|
|
Methods for class prediction with high-dimensional gene expression data
Šilhavá, Jana ; Matula, Petr (referee) ; Železný, Filip (referee) ; Smrž, Pavel (advisor)
Dizertační práce se zabývá predikcí vysokodimenzionálních dat genových expresí. Množství dostupných genomických dat významně vzrostlo v průběhu posledního desetiletí. Kombinování dat genových expresí s dalšími daty nachází uplatnění v mnoha oblastech. Například v klinickém řízení rakoviny (clinical cancer management) může přispět k přesnějšímu určení prognózy nemocí. Hlavní část této dizertační práce je zaměřena na kombinování dat genových expresí a klinických dat. Používáme logistické regresní modely vytvořené prostřednictvím různých regularizačních technik. Generalizované lineární modely umožňují kombinování modelů s různou strukturou dat. V dizertační práci je ukázáno, že kombinování modelu dat genových expresí a klinických dat může vést ke zpřesnění výsledku predikce oproti vytvoření modelu pouze z dat genových expresí nebo klinických dat. Navrhované postupy přitom nejsou výpočetně náročné. Testování je provedeno nejprve se simulovanými datovými sadami v různých nastaveních a následně s~reálnými srovnávacími daty. Také se zde zabýváme určením přídavné hodnoty microarray dat. Dizertační práce obsahuje porovnání příznaků vybraných pomocí klasifikátoru genových expresí na pěti různých sadách dat týkajících se rakoviny prsu. Navrhujeme také postup výběru příznaků, který kombinuje data genových expresí a znalosti z genových ontologií.
|
|
Optimization of network flow monitoring
Žádník, Martin ; Lhotka,, Ladislav (referee) ; Matoušek, Radomil (referee) ; Sekanina, Lukáš (advisor)
The thesis deals with optimization of network flow monitoring. Flow-based network traffic processing, that is, processing packets based on some state information associated to the flows which the packets belong to, is a key enabler for a variety of network services and applications. The number of simultaneous flows increases with the growing number of new services and applications. It has become a challenge to keep a state per each flow in a network device processing high speed traffic. A flow table, a structure with flow states, must be stored in a memory hierarchy. The memory closest to the processing is known as a flow cache. Flow cache management plays an important role in terms of its effective utilization, which affects the performance of the whole system. This thesis focuses on an automated design of cache replacement policy optimized to a deployment on particular networks. A genetic algorithm is proposed to automate this process. The genetic algorithm generates and evaluates evolved replacement policies by a simulation on obtained traffic traces. The proposed algorithm is evaluated by designing replacement policies for two variations of the cache management problem. The first variation is an evolution of the replacement policy with an overall low number of state evictions from the flow cache. The second variation represents an evolution of the replacement policy with a low number of evictions belonging to large flows only. Optimized replacement policies for both variations are found while experimenting with various encoding of the replacement policy and genetic operators. The newly evolved replacement policies achieve better results than other tested policies. The evolved replacement policy lowers the overall amount of evictions by ten percent in comparison with the best compared policy. The evolved replacement policy focusing on large flows lowers the amount of their evictions two times. Moreover, no eviction occurs for most of the large flows (over 90%). The evolved replacement policy offers better resilience against flooding the flow cache with large amount of short flows which are typical side effects of scanning or distributed denial of service activities. An extension of the replacement policy is also proposed. The extension complements the replacement policy with an additional information extracted from packet headers. The results show further decrease in the number of evictions when the extension is used.
|
|
Právní a zdravotně sociální aspekty činnosti OSPOD jako ustanovených opatrovníků v zámu nezletilých dětí
BORSKÁ, Jana
The Czech Republic as a signatory of the Convention on the Rights of the Child has vested the practice of state administration in the field of care for minor children to municipalities with extended powers, where the protection of the rights and legitimate interests of minor children is safeguarded by state authorities of social and legal protection of children (ASLPC hereinafter). These authorities are incorporated to the extent laid down by the Act on Social and Legal Protection of Children (Act No 359/1999 Coll., as amended). The position and roles of ASLPC and their competence and jurisdiction are also regulated by the same act. The position of workers of these authorities and its legal embodiment is equally important. Regarding professionality, there are high demands on these workers. In the Czech Republic, significant changes in legislature have been made over the past three years. These amendments have led to the strengthening of the rights of minor children and to the establishing of new tools for their protection. In connection with the adoption of new substantive regulation of family law, which is now exhaustively dealt with by the Act No 89/2012 Coll., the Civil Code, new procedural rules have been established regarding protection of rights of minor children. Such procedural legislation includes (apart from the long-existent Act No. 99/1963, the Code of Civil Procedure) the Act No 292/2013 Coll., on Special Civil Proceedings. The decision-making regarding minor children has been vested mainly by the state into the competence of courts. The courts appoint the locally relevant ASLPC as a guardian who then represents the interests of minor children. The purpose, interwoven with and derived from the first one, was to explore the opinions of selected social workers of ASLPC and of district court judges regarding the defined problems occurring during the work of ASLPCs and courts while protecting the interests of minor children. These particularly include: the use of the tool of precautionary measure; problems of different territorial jurisdiction of courts and ASLPCs; processing of complaints regarding bias in various phases of the proceedings; professional training of workers of ASLPC It is evident from the proposals of both judges and ASLPC workers that it is necessary to unify territorial jurisdiction. The courts are suggesting the priority criterion of the address where the child mainly resides. ASLPC workers suggest the official permanent residence as the prime criterion. Bias causes problems in all phases of proceedings. It is obvious that courts take differing approaches towards the solution of this problem (some courts solve the problem of bias complaints filed by the parties while other courts do not) and for ASLPC workers it is difficult to assess how to act when such complaint is raised against them. The training of ASLPC workers - workers are obliged to educate themselves and their employer is obliged to finance such training. Not all ASLPCs are able to provide training in the required extent - due to financial reasons (the average costs of education of one employee pose from 9,169 to 13,400 CZK annually and they cover approximately 6 days of training). The heavy work-load caused by insufficient numbers of ASLPC employees prevents them from completing such compulsory training. As part of the examination of the "participation of a collision guardian in court proceedings" it has been found out that irregular participation of the worker in the proceedings (absence from participation in appeals proceedings); incomplete reports (directed to courts) from surveys in families. Based on comprehensive examination of the problems of territorial jurisdiction, it was recommended that requests are independently recorded and financial compensation is provided for ASLPCs who are requested to represent minors in front of courts, to draft proposals for precautionary measures.
|
|
Adolescent overweight and obesity
JINDROVÁ, Kateřina
My bachelor´s thesis deal with obesity of adolescents and problems with overweight. These problems are described in details, and after that divided into specific parts. The main goal of my bachelor´s thesis is to chart problems with obesity and overweight in age group from 15 to 18 (adolescents) and primary describe their eating habits and physical activity. Theoretical part is focused on occurrence of overweight and obesity in the Czech Republic and in the world, causes of its origin, risk factors, classification and diagnosis, types, therapy and prevention. This bachelor´s work dealing with rational diet, describing basic principles of healthy catering and explaining right or wrong foodstuffs. I point mainly on prevention of overweight and obesity by healthy eating and physical activity. Methodical part is processed thanks to quantitative research. Data were gained by questionnaires, which were given to high school students (1st - 3rd grade). The research group contains 150 respondents from different schools in České Budějovice and close neighborhood. Final results are written down primary in graphs with commentary and data charts. In case of right use of qualitative research, there were determined two hypotheses. First hypothesis: Overweight and obesity is more occurred at adolescents with wrong eating habits. Second hypothesis: Overweight and obesity is more occurred at adolescents with low physical activity. For developing exploratory part, there was used quantitative research, which was provided by questionnaires given to students of age from 15 to 18. Entire data were processed by the use of program Microsoft Excel, and its calculations and functions. The answers of respondents were registered into database, and, by using specific excel functions, I was able to report data in determined categories. The research was mainly concentrated on physical activity and eating habits. Final results are put into well-arranged graphs, which are always enriched by comments, eventually completed by data tables, and, subsequently, statistically evaluated. In results, there might be seen two main differences between adolescents with standard weight and adolescents with overweight or obesity problems. One of those is irregularity in eating and wrong eating habits; big difference is also proved in physical activity. Adolescents with obesity or overweight have often irregular food intake, they drink a lot of high caloric beverages such as Coca-Cola, Sprite, Fanta etc., deficient income of fruit, vegetables, legumes, fish, or low physical activity. Only few of obese adolescents is different, because their problem is caused genetically. Adolescents with standard weight eat more regularly, but there are also some special cases, who have similarly wrong eating habits as obese people; however, all of these adolescents have one typical quality regular physical activity. Both hypotheses are confirmed. The results show that obesity is mainly caused by genetic predispositions, but these factors can be positively affected by periodic physical activity or appropriate eating habits. At the end of the thesis, it should be mentioned that it is necessary to be focused on right eating habits and regular physical from the very young age, when the basic customs and habits are assumed. That should include parents' action around their children, as they are usually the first example and they have the biggest influence.It is important to develop knowledge about all kinds of prevention, which are in most cases major in defending against formation of overweight and obesity.
|
|
Polyphase structural evolution of superstructure and infrastructure in orogenic zones
Peřestý, Vít ; Lexa, Ondrej (advisor) ; Pitra, Pavel (referee)
Polyphase structural evolution of superstructure and infrastructure in orogenic zones Proterozoic basement rocks of the Teplá-Barrandian Unit (TBU) are affected by two main tectono-metamorphic events. The central and SW part of the TBU is a well-preserved relict of Cadomian episode. On the other hand, the western margin of the TBU shows superposition of polyphase early-varicsan deformation and metamorphism onto the pre- variscan fabric. The Střela river profile in the northern part of Teplá Crystalline Complex (TCC) exposes a continuous crustal section through western margin of the TBU from the low-grade phyllites (near biotite izograd) in the east to the high-grade rocks of kyanite zone at the contact with high-pressure Mariánské-Lázně Complex (MLC). Three main deformation events were distinguished in the studied area and the cross-section is interpreted as a fossil (devonian) suprastructure-infrastructure transition zone preserved in the carboniferous TBU superstructure. The oldest pre-variscan D1 phase produced flat-lying metamorphic foliation showing normal metamorphic zonation from the very low-grade in the upper part to at least garnet zone in the structurally lower part. Large scale upright folding of prevariscan foliation S1 occurred during early-variscan D2 event. Tight F2 folds were...
|
|
Effect of high temperatures and different water regimes on selected winter wheat varieties above-ground biomass production
Hlaváčová, M. ; Klem, Karel ; Hlavinka, Petr ; Trnka, Miroslav
The aim of this study was to assess the effect of high temperatures and soil water scarcity during anthesis on the above-ground biomass allocation of the two winter wheat varieties (Bohemia and Pannonia). The six growth chambers were used to simulate heat stress conditions within following gradient of temperature maxima: 26°C (control chamber), 29, 32, 35, 38 and 41°C. The relative humidity (RH) course and photosynthetically active radiation (PAR) intensity were controlled via protocols. Additionally, drought stressed (Dry) and well-watered (Wet) treatments were established within each growth chamber. The plants were removed from the growth chambers after 14 days and they were left until a full maturity, exposed to ambient weather conditions. The spike productivities of the main spikes and harvest indices (HI) of the main spikes were evaluated for particular treatments within both winter wheat varieties after harvest.
|
guest ::
