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El Palacio Real de Madrid : Filippo Juvarra y la carta de encargo
No full textCon esta tesis doctoral, titulada “El Palacio Real de Madrid: Filippo Juvarra y la Carta de encargo”, he tratado de estudiar el origen del Palacio Real de Madrid, tal y como se conoce actualmente, tras la desaparición del antiguo Alcázar, devorado por las llamas en la Nochebuena de 1734. A pesar de que el Palacio Nuevo ha sido objeto de estudio por numerosos historiadores y arquitectos, creo que faltaba una nueva investigación que insistiera en el porqué de su peculiar emplazamiento, en relación con el paisaje de la ciudad de Madrid en su cornisa occidental. Para ello, ha sido fundamental el estudio del proyecto no construido que realizó 15 años antes el arquitecto Filippo Juvarra para la Iglesia Patriarcal de Portugal, y que sirvió, no solo como reclamo para ser contratado por Felipe V para su nuevo palacio, sino también como inspiración para su aprendiz y sucesor Giovanni Battista Sacchetti, para el asentamiento definitivo del nuevo edificio.
Desde el comienzo de mi investigación sobre el Palacio, tanto a través de la bibliografía escrita, como de la transmisión oral de investigadores e historiadores, siempre he recibido la “misma versión” sobre su origen. De cómo Felipe V manda traer a España al "mejor arquitecto de la época", del “megalómano” diseño que éste hace y su deseo de construirlo en los Altos de San Bernardino en lugar de sobre las cenizas del Alcázar, y de su repentina muerte en 1735 sin que hubiera podido comenzar su construcción. De cómo el rey manda traer a un discípulo suyo y le ordena “adaptar” el diseño de su maestro a la ubicación deseada "desde el principio". Y de cómo Sacchetti adapta con brillantez el Cuadro de Palacio en la ubicación concreta, extrayendo de una parte del proyecto de Juvarra la organización actual de edificio de planta cuadrada, con patio central y resalto de torres en las esquinas, pasando así de un edificio de marcada horizontalidad, al estilo de los palacios franceses, a un edificio en altura, de mayor carácter italiano.
Sin embargo, siendo ciertos todos los hechos relatados anteriormente, ninguno de los historiadores se detiene en preguntarse el porqué de los diseños del ilustre discípulo para las obras exteriores de Palacio. Resulta sorprendente que, tras insistir machaconamente en la fuerte influencia que sin duda tuvo el diseño de Juvarra en la configuración final del cuadro de Palacio, parecen olvidarse de relacionar la figura del maestro también con el desarrollo exterior de estas obras. Resulta imposible entender el conjunto Palacio-Obras exteriores sin entender que, también en todo ello, la sombra de Juvarra es alargada.
He tratado, por tanto, de detenerme únicamente en el emplazamiento, obviando el propio edificio en sí mismo, entendido este como objeto arquitectónico ampliamente estudiado. Para mí ha sido particularmente interesante este ejercicio de abstracción del lugar, asumiendo la edificación como volumen perfecto ya construido, para poder profundizar en aquellos elementos arquitectónicos de contención y comunicación, tales como rampas, plazas y escaleras, y su propia capacidad evocadora. No pretendo hablar una vez más de la grandeza de los espacios interiores del palacio, de sus salones y dormitorios, de su capilla y cocina, sino de la grandeza de sus olvidados espacios exteriores.
Por último, en un ejercicio de sincretismo, en este caso histórico, ahondo en la relación existente entre el Palacio y la Galería de las Colecciones Reales, como su extensión natural, uniendo ambas edificaciones como parte de un todo, cuya composición fue imaginada mucho antes de su propia construcción. El primero de ellos, de origen perfecto, nace en parte de un diseño idealizado para otro asentamiento. El segundo, al contrario, de origen imperfecto, surge precisamente como respuesta concreta a un problema y paisaje determinado. Y en ambos casos, las rampas y circulaciones que conectan estas arquitecturas áureas permiten disfrutar de ellas, sin importar el origen que las ha causado. Y es que como afirma Emilio Tuñón en muchas ocasiones “la arquitectura se produce en los límites”, siendo en este caso el tiempo ese límite impuesto sobre el que incide esta investigación.
ABSTRACT
With this doctoral thesis, entitled "The Royal Palace of Madrid: Filippo Juvarra and the Engagement Letter”, I have studied the origin of the Royal Palace of Madrid, as we know it today, after the disappearance of the old Alcázar, which was devoured by flames on Christmas Eve, 1734. Although the New Palace has been studied by numerous historians and architects, I believe that there is a need for new research focusing on the reason for its peculiar location, in relation to the panorama of the city of Madrid on its western cornice. In order to do this, it was fundamental to review the study of an unfinished project carried out 15 years earlier by the architect Filippo Juvarra for the Patriarchal Church of Portugal. This ultimately served not only as a lure to be hired by Philip V for his new palace but also as an inspiration for his apprentice and successor Giovanni Battista Sacchetti, for the final settlement of the new building.
Since the beginning of my research on the Palace, both through written literature and word of mouth by researchers and historians, I have always heard the "same version" of its origin. They say Philip V ordered the best architect of the time to come to Spain. They stress the "megalomaniac" design he created for the New Palace and his desire to build it on the Altos de San Bernardino instead of on the ashes of the Alcázar. They never overlook how he died suddenly in 1735 and wasn’t able to begin its construction. They go on to explain how the king sent for a disciple of his and ordered him to "adapt" his design to the desired location from the beginning. They emphasize how Sacchetti brilliantly adapted the palace plan to the specific location, extracting from Juvarra’s project the current layout of a building with a square floorplan, central courtyard, and towers on the corners and moving to a flatter building, in the style of the French palaces, to a high-rise building, with more Italian characteristics.
However, despite all the facts above, not a single historian has ever stopped to consider what the purpose was for the illustrious disciple's designs for the exterior works of the Palace. It is surprising that, after insisting on the strong influence that Juvarra's design undoubtedly had on the final configuration of the Palace plan, historians seem to forget to relate the figure of the master also to the exterior development of these works. It is impossible to understand the Palace-Exterior works as a whole without understanding that Juvarra's shadow is elongated.
I have tried, therefore, to focus only on the location, disregarding the building itself, given that this architectural structure has been widely studied. I have found this exercise of abstraction to be particularly interesting. Assuming the structure to be perfectly built therefore allows me to delve into those architectural elements of containment and communication, such as ramps, squares, and stairs, in its own evocative capacity. I do not intend to speak of the interior spaces of the palace, of its halls and bedrooms, of its chapel and kitchen, but of the greatness of its forgotten exterior spaces.
Finally, in an exercise of syncretism, in this historical case, I explore the relationship between the Palace and the Gallery of the Royal Collections, as its natural extension, joining both buildings together, whose composition was imagined long before its own construction. The first of them, of perfect origin, was born in part from an idealized design for another settlement. The second, on the contrary, of imperfect origin, arises precisely as a concrete response to a particular problem and landscape. In both cases, the ramps and circulations that connect these golden architectures allow us to enjoy them, regardless of their origin. As Emilio Tuñón stated, on many occasions "architecture is produced at the limits”. In this case, time is the imposed limit that explores this research
Active Organic Waveguide Structures for Photonic Devices
No full textThe present PhD work is aimed at the development of a new research line, within the framework of organic photonics. This Thesis has been developed at CEMDATIC R&D Center, located at Universidad Politécnica de Madrid. During this work, a number of materials have been studied, and many devices have been manufactured and characterized. The obtained results and conclusions will pave the way to the development of novel devices in the field of biosensing. Furthermore, new fabrication techniques have been studied and developed using a great variety of materials, whose performance simplify the routines of manufacturing and the equipment used in well-known and established technologies for micro- and nanofabrication.
The main motivation of this work has been driven by the need of simplifying the process of external light coupling into micro or even nano-sized waveguides, which constitutes a fundamental keystone in the photonic integrated circuit technology. The light coupling process is commonly carried out using optical assemblies with micrometric precision, which require electronic control modules in some cases. A suggested solution to this issue can be the incorporation of compatible luminescent materials within the solid matrices that constitute the polymer waveguides themselves.
Organic dyes are exceptional candidates for doping polymeric matrices, as they normally show high chemical compatibility with the prepolymers. Owed to the diversity of dyes, whose emission band can be tuned depending on the molecular structure, it would be possible to obtain active matrices emitting at a wide range of wavelengths.
Thus, luminescent polymeric structures can be manufactured considering the chemical compatibility of the dyes and the resin molecules under work. The dye not only has to show excellent solubility properties; additionally, it has to maintain its optical properties during and after the curing process of the polymeric material. Along this Thesis, a wide variety of photoresists of different chemical composition have been employed, and organic dye doping has been demonstrated. The obtained luminescent structures, in combination with other light-emitting molecules, cover the whole visible spectrum.
Furthermore, if these doped matrices can amplify the light through stimulated emission processes, they may be further used for the design and fabrication of Distributed Feedback (DFB) lasers. Therefore, another goal of this Thesis is the demonstration of light amplification by stimulated emission of photoresists doped with dyes.
On the other hand, the ability to generate light within photopolymerizable matrices allows the design and manufacture of sensing devices based on evanescent field excitation principles. Basically, the light that is emitted after exciting externally an active zone can be used to couple a non-active waveguide. These travelling waves can excite targets located on the surface of the waveguide by evanescent field. The light coupling is dependent on the properties of the materials involved in the structure of the devices. In this work, a great variety of cladding and guiding materials have been tested and studied, with the objective to determine the optimal conditions in which the coupling and guiding of light is more efficient.
Finally, with the aim of simplifying some of the fabrication techniques commonly used within the framework of micro and nano fabrication of organic structures and devices, we have focused on the development and study of some soft-lithography fabrication techniques, whose processes are based on the use of Poly(methyl methacrylate) (PDMS) molds.
The PDMS molds are widely used in traditional Nanoimprint Lithography (NIL) due to its low Young’s module and low surface energy, high flexibility, high gas permeability and low cost.
In this Thesis, molds of PDMS have been employed to transfer specific patterns from a master to a given substrate, using two main manufacturing techniques known as Solvent- Assisted Micromolding (SAMIM) and Microtransfer Molding (MIMIC). While the first allows the transfer of a pattern (in this case nano-sized gratings) onto a given material in a very efficient way, the latter would allow us to manufacture micro and macro sized structures from the channels or negative patterns generated in the PDMS mold.
Therefore, the objective of this Thesis is to investigate new optically active structures combined with efficient manufacturing techniques that can be employed in more complex technologies.
RESUMEN
El presente trabajo de Tesis se ha centrado principalmente en el desarrollo de una nueva línea de investigación dentro del marco de la Fotónica Orgánica y se ha llevado a cabo en el Centro de Materiales y Dispositivos Avanzados para las Tecnologías de Información y Comunicaciones (CEMDATIC). A lo largo de estos años de trabajo, se han diseñado, fabricado y caracterizado gran variedad de materiales y dispositivos, incluyendo el desarrollo y estudio de nuevas técnicas de fabricación que simplifican considerablemente las rutinas y equipamientos empleados en sistemas bien conocidos. Todos los protocolos de fabricación empleados en este trabajo han sido optimizados y establecidos por el grupo. La motivación de este trabajo se vio impulsada por la necesidad de simplificar de alguna forma el proceso de acoplo de luz de forma externa en guías de onda de tamaños micro o incluso nanométricos. Este proceso de por sí se lleva a cabo usando montajes ópticos con precisiones nanométricas, que además requiere en algunos casos de módulos de control electrónicos. Una solución a este problema es la incorporación de materiales fotoluminiscentes compatibles dentro de las matrices solidas que constituyen las guías de onda poliméricas.
Los colorantes orgánicos son candidatos excepcionales para dopar matrices poliméricas, pues tienen una alta compatibilidad química con los prepolímeros, y, además, debido a la gran variedad de estructuras moleculares, sería posible obtener matrices emitiendo a un rango de longitudes de onda amplio.
Para obtener este tipo de estructuras luminiscentes, es necesario considerar previamente la compatibilidad de la resina en cuestión y del colorante o dye a embeber en la matriz. Además de presentar considerable solubilidad dentro del disolvente propio de la resina comercial, el colorante debe mantener sus propiedades ópticas durante y después del proceso de curado del material polimérico. A lo largo de esta Tesis, se ha trabajado con fotorresinas orgánicas de distinta naturaleza química, en las cuales se ha demostrado su capacidad de ser dopadas con colorantes orgánicos, obteniendo estructuras considerablemente luminiscentes, y que, además, en combinación con otras moléculas emisoras de luz, ha sido posible cubrir el espectro visible del campo electromagnético.
Además, si estas matrices dopadas son capaces de amplificar la luz mediante procesos de emisión estimulada, estos podrían ser usados para la fabricación de láseres de tipo DFB. Por lo tanto, otro de los objetivos de esta Tesis ha sido la demostración de la presencia de amplificación de luz por emisión estimulada de fotorresinas dopadas con colorantes.
Estas estructuras poliméricas luminiscentes y en su caso, los dispositivos láseres, pueden ser usadas para la fabricación de dispositivos ópticos más complejos.
Por otro lado, la capacidad de generar luz dentro de matrices foto polimerizables permite diseñar y fabricar dispositivos de sensado basados en principios de excitación por campo evanescente. Y es que la luz que se emite tras excitar de forma externa una zona activa puede usarse para acoplar a una guía de onda no activa. Esta luz que viaja en los modos de la guía de onda puede excitar por campo evanescente a dianas localizadas en la superficie de esta.
Ya que la eficiencia de acoplo de luz es dependiente de las propiedades de los materiales involucrados en la estructura del dispositivo, en este trabajo de Tesis, se han estudiado gran variedad de substratos y materiales de guía de onda, con el fin de concretar las condiciones óptimas en las que el acoplo y guiado de luz es más eficiente.
Finalmente, con el objetivo de simplificar algunas de las técnicas de fabricación comúnmente empleadas dentro del marco de la micro y nano fabricación de estructuras y dispositivos, otro de los objetivos de este trabajo ha sido el de desarrollar y estudiar algunas de las técnicas de fabricación de soft-lithography, cuyos procesos se basan en la utilización de moldes de Poly(methyl methacrylate) (PDMS).
El PDMS es ampliamente usado en Nanoimprint Lithography (NIL) debido a que posee propiedades interesantes como: bajo módulo de Young y baja energía superficial, lo cual facilita el contacto y el posterior despegue del máster, alta flexibilidad, permeabilidad a los gases y bajo coste.
En este trabajo, el PDMS se emplea para transferir un patrón desde un máster a un substrato determinado, mediante dos técnicas principales conocidas como Solvent- Assisted Micromolding (SAMIM) y Microtransfer molding (MIMIC). Mientras que la primera, nos permite transferir un patrón, en este caso de gratings nano dimensionados, de forma muy eficiente sobre distintos materiales, la segunda técnica nos permitiría fabricar estructuras a partir de los canales o patrones negativos generados en el molde.
Estas técnicas han sido optimizadas y probadas empleando una gran variedad de materiales, los cuales han sido posteriormente caracterizados y discutidos.
Por lo tanto, los objetivos principales de esta tesis han sido, por un lado, el estudio de nuevas estructuras ópticamente activas, y el desarrollo de técnicas de micro fabricación sencillas y eficientes, que pueden ser empleadas para la fabricación de dispositivos más complejos
Efectos del método de terminación y la forma de introducción de los cultivos cubierta en parámetros de suelo y planta según la disponibilidad de agua y el tipo de laboreo
No full textLa sustitución del barbecho desnudo por cultivos cubierta (CC) promueve la sostenibilidad de los agroecosistemas mediante la reducción de riesgos ambientales como la degradación del suelo, la lixiviación de nitratos o el cambio climático, así como la mejora de la salud del suelo y el reciclado de nutrientes, con efectos positivos potenciales en la productividad. Los CC a base de leguminosas son de especial interés por su capacidad para fijar el N atmosférico contribuyendo así a reducir la fertilización nitrogenada sintética, además de proporcionar residuos de rápida mineralización y estimular la actividad microbiológica del suelo.
Sin embargo, los beneficios de los CC sobre la salud del suelo, los servicios ecosistémicos y el rendimiento pueden estar condicionados por su manejo y modulados particularmente por la disponibilidad de agua y el tipo de laboreo. En este trabajo se ha incidido en dos aspectos del manejo de los CC, el método de terminación y la forma de entrada en la rotación, la cual puede determinar el nivel de entrada de leguminosas en el sistema, con el objetivo de evaluar los efectos de legado en la salud del suelo y en la respuesta temprana del subsiguiente maíz. Para ello se llevaron a cabo dos ensayos, uno en condiciones semicontroladas en invernadero y otro en condiciones de campo.
En el experimento en invernadero se evaluaron los efectos de legado de cuatro métodos comunes de terminación de un CC mezcla de cebada y veza bajo dos niveles de disponibilidad de agua, óptimo y deficitario. Los métodos evaluados fueron el desbrozado y posterior incorporación de residuos (INC), el glifosato (GLI), el roller crimper o rodillo desgarrador (ROL) y la combinación de glifosato y roller crimper (RGL), junto con un control sin CC. Se usó un suelo básico, de textura franco-arenosa y pobre en nutrientes, que recibió una fertilización reducida. Los efectos se estudiaron en preemergencia del maíz y a los 57 días de la siembra sobre propiedades fisicoquímicas, nutricionales y microbiológicas del suelo, así como parámetros de desarrollo y nutrición del maíz. El nivel de agua moduló la respuesta microbiana del suelo a los métodos de terminación del CC, especialmente en los métodos con glifosato. Los efectos del legado sobre los atributos microbiológicos del suelo fueron notables y evolucionaron de forma diferente desde la preemergencia del maíz hasta casi 2 meses después. En el muestreo final, INC mostró la mejor respuesta microbiológica en ambos niveles de agua mejorando la mayoría de los atributos microbiológicos. ROL fue el segundo método más beneficioso, especialmente bajo dosis óptima de riego, promoviendo la abundancia de hongos, pero anulando el efecto positivo de los CC sobre las bacterias. Independientemente del nivel de agua, GLI y RGL mostraron una respuesta microbiológica similar. En suelos bien regados, GLI y RGL tuvieron un efecto negativo sobre el total de hongos, lo que separó la respuesta de RGL de la de ROL. En comparación con la microbiológica, la respuesta fisicoquímica del suelo y la respuesta del cultivo a los tratamientos fue menor. El maíz respondió en mayor medida al nivel de riego que al método de terminación y el efecto fue mayor en las variables de desarrollo del maíz que en las nutricionales. El maíz en INC fue más sensible a la dosis de riego, a pesar de que la respuesta del suelo apenas resultó sensible, y en riego deficitario mostró peor desempeño que el resto.
Los efectos de distintas formas de introducción de CC se evaluaron en una rotación bianual de maíz-trigo en regadío localizada en la finca experimental “La Canaleja” (Comunidad de Madrid), con un suelo Cambisol cálcico bajo clima mediterráneo semiárido. Los CC pueden entrar en las rotaciones entre dos cultivos principales consecutivos, y también pueden solaparse parcialmente en el tiempo con un cultivo principal en hilera mediante la "intersiembra". Esta técnica permite un CC adicional de leguminosas en el maíz y con ello la intensificación de la rotación. Sin embargo, los beneficios de la intensificación pueden depender del nivel de entrada de leguminosas en el agroecosistema y del tipo de laboreo. En el tercer año del ensayo, en dos momentos en fase temprana del maíz, se evaluaron los efectos de tres niveles de entrada de leguminosas: i) R0, sin CC; ii) R1, CC mezcla de cebada y veza; y iii) R2, veza intersembrada en el maíz además del CC mezcla, bajo dos tipos de laboreo, tradicional (LT) y mínimo laboreo (ML), que involucran distintos métodos de terminación del CC. El tipo de laboreo afectó en mayor medida a R1, siendo MLR1, es decir, una sola entrada de CC leguminosa que se termina con roller crimper y cuyos residuos apenas son enterrados, el tratamiento que condujo a una mejor salud del suelo en términos globales. En cambio, la ausencia de CC junto con un laboreo tradicional (LTR0) mostró la peor respuesta del suelo. La mayor entrada de leguminosas (R2) bajo laboreo mínimo fue la mejor combinación para el desarrollo temprano del maíz, pero no para la salud del suelo debido a posibles efectos negativos en la acumulación de materia orgánica y otras variables. El uso de CC favoreció el crecimiento temprano del maíz, mientras que la micorrización, potenciada bajo el laboreo tradicional, favoreció la nutrición del cultivo.
En esta investigación se constata que las prácticas de manejo de los CC, tanto el método empleado para la terminación de los CC como la forma de introducción de los CC en la rotación, condicionan en gran medida los beneficios esperados de los CC sobre la salud del suelo y el desempeño del cultivo subsiguiente. Además, la disponibilidad de agua modula los efectos de legado en el caso del método de terminación ampliando las diferencias en dosis alta de riego, y el sistema de laboreo y consiguiente método de terminación de los CC, los modula cuando varía la entrada de leguminosas en el agroecosistema como resultado de distintas formas de introducción de los CC en la rotación. Se constata igualmente que la respuesta microbiológica del suelo a los tratamientos fue notablemente mayor que la respuesta fisicoquímica del suelo y que la respuesta del cultivo principal subsiguiente. En contra de lo esperado, los tratamientos de manejo de CC evaluados, tanto en condiciones semicontroladas como en campo, que resultaron mejor desde el punto de vista de la salud del suelo no condujeron a un mejor desempeño del subsiguiente maíz en fase temprana. Por consiguiente, una mejor salud general del suelo no necesariamente conduce a un mejor rendimiento del maíz temprano en el corto plazo. Por otra parte, dado que una mayor entrada de leguminosas en el sistema combinada con una reducción del laboreo podría resultar negativa para el secuestro de carbono en el suelo, debe monitorizarse su evolución, especialmente en las condiciones de disponibilidad de agua y alta temperatura propias del regadío mediterráneo. Es necesario evaluar los efectos de legado de las prácticas de manejo de los CC en la salud del suelo y en el cultivo a medio y largo bajo distintas condiciones de suelo y clima para dilucidar los mecanismos implicados y ofrecer soluciones adaptadas que mejoren la sostenibilidad de los sistemas agrarios.
ABSTRACT
Replacing bare fallow with cover crops (CC) promotes the sustainability of agroecosystems by reducing environmental risks such as soil degradation, nitrate leaching or climate change, as well as improving soil health and nutrient recycling, with potential positive effects on productivity. Legume-based CCs are of particular interest because of their ability to fix atmospheric N and thus contribute to reducing synthetic nitrogen fertilisation, as well as providing rapidly mineralising residues and stimulating soil microbiological activity.
However, the benefits of CC on soil health, ecosystem services and yield may be conditioned by their management and modulated particularly by water availability and type of tillage. In this work, two aspects of CC management, the method of termination and the form of entry into the rotation, which can determine the level of legume entry into the system, were focused on in order to assess the legacy effects on soil health and early response of the subsequent maize. Two trials were carried out, one under semi-controlled greenhouse conditions and the other under field conditions.
In the greenhouse experiment, the legacy effects of four common methods of termination of a barley-vetch CC mixture were evaluated under two levels of water availability, optimum and deficit. The methods evaluated were mowing and subsequent incorporation of residues (INC), glyphosate (GLI), roller crimper (ROL) and the combination of glyphosate and roller crimper (RGL), together with a non-CC control. An alkaline, sandy loam-textured, nutrient-poor soil, which received reduced fertilisation, was used. The effects were studied at maize pre-emergence and 57 days after sowing on soil physico-chemical, nutritional and microbiological properties, as well as maize development and nutritional parameters. Water level modulated soil microbial response to CC termination methods, especially in glyphosate methods. Legacy effects on soil microbiological attributes were noticeable and evolved differently from pre-emergence of maize until almost 2 months later. In the final sampling, INC showed the best microbiological response at both water levels improving most microbiological attributes. ROL was the second most beneficial method, especially under optimal irrigation dose, promoting fungal abundance, but nullifying the positive effect of CC on bacteria. Regardless of water level, GLI and RGL showed a similar microbiological response. In well-watered conditions, GLI and RGL had a negative effect on total fungi, which separated the RGL response from the ROL response. Compared to microbiological, soil physicochemical response and crop response to the treatments was lower. Maize responded more to irrigation level than to termination method and the effect was greater on maize developmental variables than on nutritional variables. Maize in INC was more sensitive to irrigation dose, although soil response in this method was barely sensitive, and in deficit irrigation it performed worse than the rest.
The effects of different forms of CC introduction were evaluated in a biannual irrigated maize-wheat rotation located in the experimental farm "La Canaleja" (Community of Madrid), with a calcic Cambisol soil under a semi-arid Mediterranean climate. Cover crops can be included in rotations between two consecutive main crops, and can also partially overlap in time with a main row crop through "interseeding". This technique allows for additional legume CC in maize and thus intensification of the rotation. However, the benefits of intensification may depend on the level of legume input into the agro-ecosystem and the type of tillage. In the third year of the trial, at two points in time in the early maize phase, the effects of three levels of legume input were evaluated: i) R0, no CC; ii) R1, mixed CC of barley and vetch; and iii) R2, interseeded vetch in maize in addition to the mixed CC, under two types of tillage, traditional (TT) and minimum tillage (MT), involving different methods of CC termination. The type of tillage affected R1 the most, with R1MT, i.e. a single leguminous CC input that is terminated with roller crimper and whose residues are barely buried, being the treatment that led to better soil health overall. In contrast, the absence of CC together with traditional tillage (R0TT) showed the worst soil response. The higher legume input (R2) under minimum tillage was the best combination for early maize development, but not for soil health due to possible negative effects on organic matter accumulation and other variables. The use of CC favoured early maize growth, while mycorrhization, enhanced under traditional tillage, favoured crop nutrition. \ud
This research finds that CC management practices, both the method used for CC termination and the way CCs are introduced into the rotation, largely condition the expected benefits of CCs on soil health and subsequent crop performance. Furthermore, water availability modulates the legacy effects in the case of the termination method by amplifying the differences in high irrigation doses, and the tillage system and consequent CC termination method modulates them when the input of legumes into the agroecosystem varies because of different ways of introducing CCs into the rotation. It is also found that the microbiological response of the soil to the treatments was significantly greater than the physico-chemical response of the soil and the response of the subsequent main crop. Contrary to expectations, the studied CC management treatments, both under semi-controlled conditions and in the field, that performed better from a soil health point of view did not lead to better performance of the subsequent early-stage maize. Therefore, better overall soil health does not necessarily lead to better early maize performance in the short term. On the other hand, since increased legume input into the system combined with reduced tillage could be negative for soil carbon sequestration, its evolution should be monitored, especially under the conditions of water availability and high temperature typical of Mediterranean irrigation. It is necessary to assess the legacy effects of CC management practices on soil and crop health in the medium and long term under different soil and climatic conditions to elucidate the mechanisms involved and to offer adapted solutions to improve the sustainability of farming systems
Sistema de sensorización y recogida de datos de racks climatizados en equipos electrónicos remotos
No full textResumen:
Este proyecto tiene el objetivo de desarrollar un sistema de sensorización y recogida de datos de racks climatizados en equipos electrónicos remotos. Está diseñado para ayudar al mantenimiento y monitorización de estos equipos y se enmarca en el área de infraestructuras de telecomunicación.
Para soportar las redes de telecomunicaciones es necesario una amplia infraestructura de antenas, repetidores, estaciones de comunicaciones, etc… que están repartidas por diversas zonas para cubrir la mayor cantidad posible de área geográfica. El mantenimiento de estos equipos electrónicos en la mayor parte de los casos es un mantenimiento reactivo que se lleva a cabo en caso de avería, se repara y vuelve al funcionamiento. Esto genera tiempos de caída en las redes soportadas por estos sistemas lo que se traduce en pérdidas económicas para las empresas y de servicio para los usuarios.
Para afrontar este problema se están comenzando a aplicar otros enfoques de mantenimiento predictivos que monitoreen el estado de los equipos y prevengan fallos o malfuncionamientos, pudiendo actuar antes de que estos generen caídas en el equipo correspondiente. Para ello es necesario un sistema que recabe datos de los equipos como baterías de back-up, sistemas de aire acondicionado, equipos de alimentación y los envíe periódicamente para ser almacenados y usados adecuadamente.
Nuestro enfoque se centrará en equipos en zonas de difícil acceso como pueden ser vías ferroviarias, zonas montañosas o azoteas de edificios que requieran un acceso a redes aéreas para poder comunicarse con el exterior. Por ello se desarrollará un Gateway con acceso a redes de comunicación como 2G, 3G o 4G que tenga la posibilidad de recolectar, mediante los protocolos y capas físicas más usados en la industria, todo tipo de datos valiosos de equipos electrónicos.
Conjuntamente se diseñará un servidor con acceso a internet al que se le envíen los datos, con capacidad para almacenarlos implementando una base de datos. De esta manera el proyecto se dividirá en un Gateway y un servidor que se desarrollarán de manera paralela e incremental uniéndose en las últimas fases del proyecto cuando la comunicación entre el Gateway y el servidor sea completa.
Como resultado se espera obtener un Gateway que pueda conectarse a una amplia gama de equipos electrónicos en la estación o cabina en la que esté integrado, así como un servidor con capacidad de recibir datos de más de un Gateway y guardarlos adecuadamente. La escalabilidad del sistema completo es clave para poder así tener una red de Gateways extrayendo información y permitiendo al usuario monitorizar y plantear un tratamiento de datos más avanzado.
Abstract:
The aim of this project is to develop the sensorisation and data collection system for climate-controlled racks in remote electronic equipment. It is designed to assist in the maintenance and monitoring of this equipment and is framed within the area of telecommunications infrastructures.
To support telecommunication networks, an extensive infrastructure of antennas, repeaters, communication stations, etc… is necessary, which are spread over several areas to cover as much of the geographical area as possible. The maintenance of this electronic equipment is in most cases a reactive maintenance that is carried out in case of failure, repaired, and returned to operation. This generates downtime in the networks supported by these systems, which translates into economic and service losses.
To deal with this problem, other predictive maintenance approaches are beginning to be applied to monitor the state of equipment and prevent failures or malfunctions and can act before they cause downtime in the corresponding equipment. This requires a system that collects data from equipment such as back-up batteries, air conditioning systems, power supply equipment and sends it periodically to be stored and used appropriately.
Our focus will be on equipment in areas that are difficult to access such as railways, mountainous areas or building rooftops that require access to overhead networks to communicate with the outside world. Therefore, we will develop a Gateway with access to communication networks such as 2G, 3G or 4G that has the possibility to collect, through the protocols and physical layers most used in the industry, all kinds of valuable data from electronic equipment.
In addition, a server will be designed with internet access to which the data will be sent, with the capacity to store them by implementing a database. In this way the project will be divided into a Gateway and a server that will be developed in parallel and incrementally, joining in the last phases of the project when the communication between the Gateway and the server is complete.
The result is expected to be a Gateway that can connect to a wide range of electronic equipment in the station or cabin in which it is integrated, as well as a server capable of receiving data from more than one Gateway and storing it appropriately. The scalability of the complete system is key to have a network of Gateways extracting information and allowing the user to monitor and plan more advanced data processing
The ergogenic effects of acute carbohydrate feeding on endurance performance: a systematic review, meta-analysis and meta-regression
No full textA systematic review with meta-analysis was conducted to analyze the effect of carbohydrate (CHO) intake during exercise and some variables that could moderate this effect on endurance performance. We included 136 studies examining the effect of CHO ingestion during endurance exercise in the meta-analysis. The overall effect on performance showed a significant increase after CHO intake compared to the placebo/control groups. A larger effect of CHO consumption is observed in time to exhaustion than in time trials performance test. Moreover, the effectiveness of CHO supplementation was greater the longer the duration of the events. Also, there seems to be a higher effect of CHO intake in lower trained than in higher trained participants. In contrast, the magnitude of performance change of CHO intake is not affected by the dosage, ergometer used, the type of intake of the CHO ingestion and the type of CHO. In addition, a lower rate of perceived exertion and higher power and heart rate are significantly associated with the ingestion of CHO during endurance exercise. These results reinforce that acute CHO feeding is an effective strategy for improving endurance performance, especially, in less trained subjects participating in time to exhaustion tests of longer durations
Realización de la transformada cuántica de Fourier utilizando una FPGA
No full textResumen:
El proyecto realizado consiste en el desarrollo y síntesis del circuito de la Trans-formada Cuántica de Fourier utilizando un lenguaje de descripción hardware. El objetivo es estudiar la viabilidad de simular circuitos cuánticos sobre una FPGA (Field Programable Gate Array).
Actualmente un número creciente de empresas respaldan y destinan recursos al avance de la computación cuántica como una alternativa prometedora para su-perar la capacidad de cálculo y procesamiento de los superordenadores más potentes del sector tecnológico. A pesar del interés en esta tecnología, la manu-facturación de ordenadores cuánticos continuará siendo un desafío complejo, ya que las cualidades cuánticas que hacen de esta tecnología superior a la compu-tación clásica son casi imposibles de crear y mantener a lo largo del tiempo.
Por estos motivos, los investigadores buscan alternativas para simular el com-portamiento de los algoritmos cuánticos sin necesidad de depender de los ele-mentos inestables de la física cuántica. Una de estas alternativas se basa en emular los circuitos cuánticos utilizando circuitos clásicos y realizar una síntesis del diseño utilizando FPGAs. Esta metodología se comenzó a implementar alre-dedor del 2004 y hasta el año pasado existen nuevas investigaciones enfocadas en simular diversos circuitos cuánticos utilizando lenguajes de descripción hard-ware.
En este proyecto nos centraremos en implementar el circuito de la Transformada Cuántica de Fourier utilizando el lenguaje de descripción hardware VHDL. Desa-rrollamos cada una de las matrices que conforman el circuito cuántico empleando aritmética binaria y posteriormente utilizamos Quartus para analizar y sintetizar el diseño sobre la FPGA Cyclone IV de Intel con el fin de estudiar la utilización de recursos y la escalabilidad del diseño.
Abstract:
The conducted project involves the development and simulation of a logic circuit that resembles the Quantum Fourier Transform circuit, using a low-level hardware description language. The goal is to explore the feasibility of simulating quantum circuits on a Field-Programmable Gate Array (FPGA).
Currently, an increasing number of companies are supporting and allocating resources to the advancement of quantum computing as a promising alternative to surpass the computing and processing capabilities of the most powerful supercomputers in the technology sector. Despite the interest in this technology, the manufacturing of quantum computers will remain a complex challenge, as the quantum qualities that set this technology apart from classical computing and nearly impossible to create and maintain over time.
For these reasons, researchers are seeking alternatives to simulate the behavior of quantum algorithms without depending on the unstable elements of quantum physics. One of these alternatives is based on emulating quantum circuits using FPGAs. This methodology began to be implemented around 2004, and new research focused on simulating various quantum circuits using hardware description languages continues to emerge.
In this project, our focus lies in implementing the Quantum Fourier Transform circuit using the low-level hardware language VHDL. We developed each of the matrices that make up the quantum circuit using binary arithmetic and subsequently used Quartus to analyze and stimulate the design on an Intel Cyclone IV FPGA, aiming to study resource utilization and circuit scalability of our design
Algoritmos de la modulación por posición de pulso en entornos submarinos
No full textResumen:
El propósito general del proyecto llamado Algoritmos de la modulación por posición de pulso en entornos submarinos es desarrollar una herramienta potente para el estudio de distintos algoritmos que permita hacer pruebas en un entorno similar al fondo marítimo, esto logra reducir tiempos y cos-tes; se evitan los gastos y tiempo en hacer pruebas en el mar, sin una mínima garantía de éxito. El trabajo se basa en la modulación por posición de pulso, porque como unos de los objetivos es desa-rrollar algoritmos que consuman poca capacidad de procesado, una de las mejores modulaciones para eso, es la PPM. Se usará una herramienta de trazado de rayos, Bellhop. Con esta herramienta se podrá crear un canal submarino, indicando profundidades, velocidades del sonido en el agua, orografía del fondo marino, ángulos en los que incide los rayos, tanto en el fondo como en la superficie o el tamaño del oleaje. Con lo contado, se obtendrá la respuesta al impulso del canal submarino y a partir de ahí se desarrollarán algoritmos y sus pruebas correspondientes, para valorar su funcionamiento. Todo esto ha sido realizado con de lenguaje de programación Python, ha sido elegido por su potencia, cantidad de librerías para las comunicaciones y procesado de la señal y porque es un lenguaje que se está usando en el ámbito profesional y en proyectos de investigación.
Las comunicaciones acústicas submarinas es un campo tecnológico que se está explotando actualmente. Los océanos y mares son aproximadamente el 71% de la superficie terrestre y son una fuente de riqueza. Las investigaciones marítimas se están llevando a cabo debido a la importancia de los océanos para el medio ambiente, la importancia del sector pesquero como fuente de alimento y riqueza para los países, los beneficios en el sector turístico, que está relacionado con el buen estado de mares y océanos, y, en casos más concretos como, la obtención de combustibles fósiles.
Se han desarrollado tres algoritmos. Se han probado y obtenido cuál es el mejor. Para saberlo se han desarrollado sus pruebas correspondientes, que tienen que ver con un escenario concreto del entono submarino y la transmisión de mensajes de treinta y dos bits, desde distintas profundidades y distancias.
Se ha obtenido una herramienta en Python para simular modulaciones en entornos submarinos y el mejor algoritmo de la modulación PPM, de entre los desarrollados. Los resultados obtenidos son un gran avance para poder seguir investigando las modulaciones en comunicaciones acústicas subma-rinas.
Abstract:
The general purpose of the project called Pulse Position Modulation Algorithms in Underwater Environments is to develop a powerful tool for the study of different algorithms that allows testing in an environment similar to the seabed, thus reducing time and costs; expenses and time spent on testing at sea, without a minimum guarantee of success. The work is based on pulse position modulation, since one of the objectives is to develop algorithms that consume little processing capacity, one of the best modulations for that is PPM. A ray tracing tool, Bellhop, will be used. With this tool it will be possible to create an underwater channel, indicating depths, sound velocities in the water, orography of the seabed, angles at which the rays strike both the bottom and the surface or the size of the waves. This will be used to obtain the response to the impulse of the underwater channel and from there, algorithms and their corresponding tests will be developed to evaluate its correct operation. All this has been carried out with the Python programming language, chosen for its power, number of libraries for communications and signal processing and because it is a language that is being used profession-ally and in research projects.
Underwater acoustic communications is a field of technology that is currently being exploited. The oceans and seas make up approximately 71% of the earth's area and they are a source of wealth. Maritime research is being carried out because of the importance of the oceans for the environment, the importance of the fisheries sector as a source of food and wealth for countries, the benefits in the tourism sector which is related to the good state of the seas and oceans and, in more specific cases, such as obtaining fossil fuels.
Three algorithms have been developed to find out which one has the best communication per-formance. To find out, the corresponding tests have been developed, which have to do with a specific scenario in the underwater environment and the transmission of thirty-two bit messages, from different depths and distances.
A Python tool has been obtained to simulate modulations in underwater environments and the best PPM modulation algorithm among those developed. The results obtained are a breakthrough for further research into modulations in underwater acoustic communications
Implementación y análisis de un dispositivo de posicionamiento inercial sobre Raspberry Pi
No full textEl propósito de este proyecto es el diseño y desarrollo completo de un sistema empotrado con la funcionalidad de unidad de medida inercial. El microcontrolador usado para este fin es una Raspberry Pi 3B+, cargada con sistema operativo embebido Linux.
El resto de los elementos del diseño, se seleccionan con el condicionante de no ser directamente compatibles con Raspberry Pi, de modo que sea necesario adaptar el hardware para posibilitar el acople de todos los periféricos, y desarrollar software propio para su gestión y control.
Adicionalmente, se establece que el software de la aplicación se realice en lenguaje de programación C, usando librerías de alto nivel. De esta forma, se busca analizar el desempeño de los pines de entradas salidas cuando se gestionan a este nivel, siendo éste el segundo propósito del presente proyecto.
Los dispositivos de medida inercial se caracterizan por generar información acerca del posicionamiento de un objeto, como puede ser su orientación, su velocidad o su inclinación. Estos dispositivos se constituyen normalmente por un sensor acelerómetro y por un giróscopo, aunque en este proyecto se ha decidido completarlo añadiendo un magnetómetro.
Tras un minucioso proceso de análisis de las diferentes opciones del mercado, se decide incorporar el integrado BMI160, formado por un acelerómetro y un giróscopo, y el magnetómetro BMM150. Entre los motivos de la elección de estos componentes está la posibilidad de acoplar el magnetómetro al integrado BMI160, de modo que se trabaja como si se tratara de una única unidad.
Para mostrar los datos extraídos de los sensores, se incorpora al diseño una pequeña pantalla táctil de tamaño 240x320. De este modo también se posibilita que el usuario interactúe con el dispositivo, seleccionando el sensor del que se quiere leer los datos o configurándolos a su gusto. A parte de las medidas leídas de los sensores, también se muestran los ángulos de inclinación de los ejes y se implementa una brújula electrónica.
El proyecto se desarrolla de forma gradual, es decir, se trabaja con cada elemento por separado, creando las librerías particulares, para terminar integrándolo todo en el diseño completo. Se comienza trabajando con el bloque de los sensores. En este bloque es necesario implementar el protocolo de comunicaciones I2C para posibilitar la configuración de los 3 sensores y la lectura de las medidas tomadas, para su posterior procesado.
El siguiente bloque para tratar es la pantalla táctil, la cual se divide en su apartado táctil y su apartado visual. El primero, hace uso del mismo canal I2C de los sensores para comunicar a la Raspberry Pi las coordenadas del toque en la pantalla. El apartado visual necesita de dos protocolos distintos, uno de tipo serie para el control y configuración, y otro para la transmisión de las imágenes. Ambos protocolos se codifican completamente ya que no existen librerías asociadas, debido a la restricción de no estar preparados para su montaje con Raspberry Pi.
El último paso es la integración de ambos elementos con la Raspberry Pi, mediante una máquina de estados. Es también necesario el diseño de una placa que permita el acople de los elementos en un único dispositivo, implementando las distintas interconexiones y el reparto de alimentaciones.
Tras analizar los resultados obtenidos se llega la conclusión de que el diseño alcanza los propósitos marcados. Se verifica que los sensores se calibran correctamente y que las medidas realizadas son de calidad. Se comprueba que la pantalla muestras las imágenes correctamente y reacciona como es de esperar a las interacciones con la capa táctil.
Sin embargo, el análisis del desempeño de los pines de entrada salida, revela la necesidad de limitar la funcionalidad del diseño para poder ser soportado. Esto se debe al protocolo de la pantalla táctil, que exige una frecuencia de señal excesiva. Por este motivo, se toma la decisión de reducir el valor de la frecuencia de los 6,4 MHz que marca el fabricante a 1,7 MHz, y el número de señales de datos de 24 a 1, lo que implica que únicamente se representarán imágenes en blanco y negro. Para llegar a determinar estos valores se realiza un detallado análisis de los diferentes retardos implicados en el ciclo de la aplicación, llegando a la conclusión de que la gestión a alto nivel de los pines de entrada-salida queda limitado para frecuencias inferiores a 2 MHz.
Abstract:
The purpose of this project is the design and complete development of an embed system functioning as an inertial measurement unit. The microcontroller used is a Raspberry Pi 3B+, loaded with Linux Operating System.
The rest of the elements of the design are selected with the condition of not being directly compatible with Raspberry Pi, so that it is necessary to adapt the hardware in order to make it possible to couple all the peripherals, and develop own software for its control and management.
Additionally, it is stablished that the application software is going to be implemented in C programming language, using high level libraries. This way, the performance of the general input-output pins is going to be analyzed when they are managed using this high level language, which is the second purpose of this project
The inertial measurement devices are characterized for generating information about an object positioning, such as its orientation, velocity or inclination. These devices are usually constituted by an accelerometer and gyroscope sensor, even though in this project it is completed by adding a magnetometer to the design.
After a thorough process of analyzing the different market options, it is selected the integrated circuit BMI160, conformed by an accelerometer and a gyroscope, and the magnetometer BMI150. One of the reasons for choosing these two components is the possibility of connecting the magnetometer to the BMI160. This way it is possible to work as if there was only one integrated circuit.
In order to display the data extracted from the sensors, a small 240x320 touchscreen is incorporated to the design. This way the user is allowed to interact with the device, selecting the sensor which data is going to be read or configuring the sensor as pleased. Additionally to the measurements read from the sensors, the tilt angles of the axis are also displayed and an electronic compass is implemented.
The project is developed gradually, meaning that each element is managed separately, creating specialized libraries, to finally being able of integrating everything in the complete design. The sensors block is the first one created. In this block it is necessary to implement the I2C communication protocol to enable the configuration of the 3 sensors and the reading of the measurements done, for its processing.
The next block created is the touchscreen, which divided in its touchscreen section and its visual display section. The first one, uses the same I2C channel as the sensors to communicate the Raspberry Pi the coordinates of a touch in the screen. The visual section needs two different protocols, one serial protocol for the control and configuration of the display and another one for the transmission of the images. Both of them are completely codified due to the inexistence of libraries, since it was established the condition of not being prepared for its coupling with Raspberry Pi.
The last step is the integration of these two elements with the Raspberry Pi, using a state machine. It is also necessary to design a board for the mounting of these elements into one single device, implementing the different interfaces and the distribution of the different power levels.
After analyzing the obtained results, it is concluded that the design reaches the marked purposes. It is verified that the sensors are calibrated correctly and that the obtained measurements are of good quality. It is checked that the images shown in the display are exactly as they should and that the display reacts as expected to the interaction with the touch layer.
However, the analysis of the performance of the input-output pins reveals the need of limiting the design’s functionality in order to be supported. This is due to the touchscreen protocol, which demands and excessive signal frequency. For this reason, the value of this frequency is reduced from 6.4 MHz that indicates the manufacturer to 1.7 MHz, and the number of data signal from 24 to 1, meaning that only black and white images can be displayed. For determining these values a detailed study of the different delays involved in the application cycle is made, reaching the conclusion that the high level management of the input-output pins is limited to frequencies lower than 2 MHz
Prototipado en FPGA de sistemas multiprocesador heterogéneos RISC-V
No full textResumen:
El proyecto "Prototipado en FPGA de sistemas multiprocesador heterogéneos RISC-V" tiene como objetivo principal desarrollar y prototipar en FPGA sistemas multiprocesador heterogéneos basados en el conjunto de instrucciones (ISA) RISC-V utilizando la tarjeta de desarrollo VCU128. Este proyecto busca explorar las ventajas y desafíos de implementar sistemas multiprocesador heterogéneos en plataformas FPGA, con el fin de mejorar el rendimiento y la eficiencia en aplicaciones de alto rendimiento. Para lograrlo, se ha elegido la plataforma llamada HERO con la configuración de una CPU (Central Processing Unit) host RISC-V de 64 bits y un acelerador de núcleos RISC-V.
En el contexto tecnológico, la ISA RISC-V se ha convertido en una opción atractiva debido a su naturaleza abierta, lo que brinda flexibilidad y hace posible la personalización en el diseño de sistemas embebidos. Además, la utilización de FPGA permite una implementación eficiente y escalable de sistemas multiprocesador, aprovechando las ventajas de la configurabilidad y la paralelización ofrecidas por esta tecnología.
Durante el desarrollo del proyecto, se ha seguido una metodología que abarca desde el diseño y la implementación del hardware hasta el desarrollo y la optimización del software. Se han utilizado herramientas y lenguajes de descripción de hardware como SystemVerilog y herramientas de desarrollo de software para la programación de los procesadores RISC-V.
En cuanto a los condicionantes económicos y ambientales, el uso de FPGA permite una reducción significativa en los costos de desarrollo y fabricación de sistemas multiprocesador, en comparación con la implementación en chips ASIC. Además, la utilización de FPGA tiene un menor impacto ambiental al evitar la producción masiva de componentes específicos.
Debido a las dificultades encontradas durante el desarrollo del proyecto para la adaptación de la plataforma HERO a la tarjeta VCU128, finalmente se ha prototipado una CPU llamada CVA6 que implementa el conjunto de instrucciones RISC-V de 64 bits y se ha diseñado y fabricado una placa de circuito impreso (PCB) que proporciona algunos periféricos que no incluye la tarjeta VCU128 y resultan necesarios para el sistema prototipado.
Abstract:
The main objective of the project "FPGA prototyping of RISC-V heterogeneous multiprocessor systems" is to develop and prototype in FPGA heterogeneous multiprocessor systems based on the RISC-V instruction set assembly (ISA) using the VCU128 development board. This project seeks to explore the advantages and challenges of implementing heterogeneous multiprocessor systems on FPGA platforms, in order to improve performance and efficiency in high performance applications. To achieve this, the platform called HERO has been chosen with the configuration of a 64-bit RISC-V host CPU (Central Processing Unit) and a RISC-V core accelerator.
In the technological context, the RISC-V ISA has become an attractive option due to its open nature, which provides flexibility and enables customization in the design of embedded systems. In addition, the use of FPGA allows an efficient and scalable implementation of multiprocessor systems, taking advantage of the configurability and parallelization offered by this technology.
During the development of the project, a methodology has been followed from hardware design and implementation to software development and optimization. Hardware description tools and languages such as SystemVerilog and software development tools have been used for programming RISC-V processors.
In terms of economic and environmental constraints, the use of FPGA allows a significant reduction in the development and manufacturing costs of multiprocessor systems, compared to the implementation on ASIC chips. In addition, the use of FPGA has a lower environmental impact by avoiding the mass production of specific components.
Due to the difficulties encountered during the development of the project for the adaptation of the HERO platform to the VCU128 board, finally a CPU called CVA6 that implements the 64-bit RISC-V instruction set has been prototyped and a printed circuit board (PCB) has been designed and fabricated to provide some peripherals that are not included in the VCU128 board and are necessary for the prototyped system
Prototipado en FPGA de sistemas multiprocesador heterogéneos ARM / RISC-V
No full textResumen:
En este proyecto titulado “Prototipado en FPGA de sistemas multiprocesador heterogéneos ARM / RISC-V” se va a profundizar en la plataforma HERO.
El sistema HERO (Heterogeneous Research Platform) [1] es una plataforma multiprocesador heterogénea para investigación que combina diferentes dispositivos de procesamiento basados principalmente en la ISA abierta RISC-V. La misión de esta plataforma es permitir explorar y desarrollar soluciones para problemas complejos que requieren un alto rendimiento computacional, como el análisis de grandes volúmenes de datos, la simulación de sistemas complejos, el aprendizaje automático y la inteligencia artificial.
El objetivo principal de este Proyecto Fin de Grado es prototipar un sistema HERO en una tarjeta de desarrollo FPGA Xilinx ZCU102 y evaluar su rendimiento con una aplicación de procesado de imagen.
Al utilizar esta plataforma, se tiene la oportunidad de acelerar las investigaciones y experimentos al aprovechar la potencia de procesamiento de dispositivos especializados. Además, fomenta la colaboración y el intercambio de conocimientos entre personas que trabajan en el campo de la computación heterogénea.
La plataforma HERO usa la API de programación paralela OpenMP para distribuir la ejecución de la aplicación entre los procesadores disponibles. Se han realizado distintas pruebas de rendimiento con una aplicación que obtiene un mapa de profundidad a partir de imágenes tomadas por un array de cámaras para medir la mejora obtenida al emplear los procesadores disponibles en la plataforma. Teniendo en cuenta la frecuencia de reloj de solo 50 MHz que emplean los procesadores, los resultados obtenidos han sido satisfactorios y se ha obtenido una mejora notable en el rendimiento de la aplicación.
Abstract:
In this project titled "FPGA Prototyping of ARM / RISC-V Heterogeneous Multiprocessor Systems", we are going to go deeper into the HERO platform.
The HERO system (Heterogeneous Research Platform) [1] is a heterogeneous multiprocessor platform for research that combines different processing devices based mainly on the open RISC-V ISA. The mission of this platform is to enable the exploration and development of solutions for complex problems requiring high computational performance, such as big data analysis, complex systems simulation, machine learning and artificial intelligence.
The main objective of this Final Degree Project is to prototype a HERO system on a Xilinx ZCU102 FPGA development board and evaluate its performance with an image processing application.
By using this platform, there is an opportunity to accelerate research and experiments by leveraging the processing power of specialized devices. In addition, it fosters collaboration and knowledge sharing between people working in the field of heterogeneous computing.
The HERO platform uses the OpenMP parallel programming API to distribute application execution among the available processors. Different performance tests have been performed with an application that obtains a depth map from images taken by an array of cameras to measure the improvement obtained by using the processors available on the platform. Taking into account the clock frequency of only 50 MHz used by the accelerators, the results obtained have been satisfactory and a significant improvement in the performance of the application has been obtained