Simulação de redes de sincronismo usando computação paralela

Abstract

Sistemas dinâmicos são usados para modelar e fazer previsões de sistemas físicos, biológicos e até financeiros, porém uma grande variedade de sistemas apresentam comportamentos irregulares e imprevisíveis, onde uma pequena perturbação nas condições iniciais pode resultar em uma grande diferença da resposta desejada. Dentro deste conceito, encaixam-se as malhas de sincronismo que integram inúmeras aplicações da Engenharia, principalmente as redes de comunicação que, estando em sincronismo, caracterizam-se pelo fato de diversos osciladores operarem na mesma frequência e fase. Um dos circuitos osciladores mais conhecidos e empregados nesse tipo de aplicação é o PLL (Phase-Locked Loop) que trata de um sistema de controle de malha fechada que a partir de um sinal de referência, gera um sinal de saída sincronizado. Por manter em regime permanente a frequência de sinal com o de entrada, tal sistema pode rastrear o sinal amostrado. Projetar corretamente redes de distribuição de sinal de tempo implicam no bom desempenho no desempenho, na confiabilidade da comunicação e na integridade dos dados transmitidos. Nesse contexto, pretende-se oferecer uma nova abordagem ao assunto, através da computação paralela, que é uma forma de se realizar vários cálculos ao mesmo tempo, nos diversos núcleos de processamento de um processador multicore, operando sob o princípio de que grandes problemas podem ser divididos em problemas menores, que então são resolvidos concorrentemente. Ao empregar paralelismo computacional, pretende-se reduzir o tempo necessário para solucionar um problema e consequentemente resolver problemas mais complexos e de maiores dimensões.

Dynamical systems are used to model and make predictions of physical, biological and even financial systems, but a wide variety of systems have irregular and unpredictable behavior, where a small disturbance in the initial conditions can result in a large difference in the intended response. Within this concept, the Synchronization networks that integrate countless Engineering applications, mainly the communication networks, being in synchronism, are characterized by the fact that several oscillators operate the same frequency and phase. The known oscillator circuits used in this application type is the PLL (Phase-Locked Loop), which deals with a closed-loop control system that generates a synchronized output signal from a reference signal. By keeping the signal frequency with input steady state, such a system can track the sampled signal. Properly designing time signal distribution networks generate good performance, communication reliability and transmitted data integrity. In this sense, we intend to offer a new approach to the subject, through parallel computing, which is a way of performing several calculations at the same time, in the different processing cores of a multicore processor, operating under the principle that big problems can be divided into smaller problems, which are then solved concurrently. By employing computational parallelism, it is intended to reduce the total time required to solve a problem, allowing to research solutions to more complex problems.