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Fakultät Informatik

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Wissenschaftliche Vorträge

Parameteraustausch durch Bitfilemanipulation für Dynamic Partial Reconfiguration

Präsentation der Studienarbeit (Großer Beleg) (alle Studiengänge) von Matthias Fetzer (Institut für Technische Informatik, Professur Eingebettete Systeme)

27.1.2015, 9:00 Uhr, APB 1096

Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) haben in letzter Zeit immer mehr an Bedeutung gewonnen und sind aus vielen Anwendungsbereichen nicht mehr wegzudenken. Der Entwurf der
FPGA-Konfiguration gehört zur Aufgabe einer immer größer werdenden Anzahl von Entwicklern. Dazu liefern die FPGA-Hersteller umfangreiche Software-Werkzeuge, welche in einem
aufwändigen Prozess aus Hardwarebeschreibungssprachen Konfigurationen generieren. Bei großen und komplexen Designs kann dieser Vorgang viel Zeit in Anspruch nehmen. Soll nun
auch nur ein kleiner Teil des Designs geändert werden, muss der komplette Prozess erneut durchlaufen werden.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Framework entwickelt, mit welchem diese Synthesedurchläufe oft eingespart werden können. Die Implementierung erfolgte für Xilinx Virtex-5-FPGAs auf
Basis des RAPIDSMITH-Frameworks und ist flexibel für andere Xilinx FPGA-Familien erweiterbar.

Das Framework stellt Klassen zur Verfügung, die es ermöglichen, die Struktur von FPGAKonfigurationsdateien (Bitfiles) zu analysieren. Mit Hilfe der generierten Informationen ist es
dann möglich, Designparameter direkt im Bitfile zu verändern, ohne einen erneuten Synthesedurchlauf durchführen zu müssen. Es wurden weiterhin Klassen entwickelt, die ein Design nach
vorhandenen Registern durchsuchen und diese dann mit geringem Aufwand ändern können. Letztendlich ist es möglich, neben vollständigen auch Bitfiles für die dynamische Rekonfiguration
zu erstellen.

Diese Veranstaltung wird unterstützt von Professur für Eingebettete Systeme.


Struktur und Gestaltung von Informationsvisualisierungen zur Entscheidungsunterstützung

Verteidigung im Promotionsverfahren von Dipl.-Medieninf. Stefan Hesse (Institut für Software und Multimediatechnik; Professur für Mediengestaltung)

2.2.2015, 13:00 Uhr, APB 1004 (Ratssaal)

Die moderne Fertigung verwendet unterschiedlichste Sensoren, Werkzeuge und Anwendungen, um kontinuierlich Leistungskennzahlen (KPIs) der Produktion zu ermitteln oder zu berechnen. Die Erhebung, Analyse und Interpretation von Leistungskennzahlen ist dabei ein wichtiger Teil der Kontrolle laufender Prozesse und der anschließenden betrieblichen Entscheidungsfindung. Mit der vorschreitenden digitalen Vernetzung von Produktionsschritten in der modernen Produktion und der Gewinnung von Produktdaten aus deren Lebenszyklus entsteht eine wachsende Menge an hochstrukturierten, mehrdimensionalen Daten, deren Organisation und Auswertung eine beständige wiederkehrende Herausforderung ist. Um diese Aufgabe zu lösen, wurden unter anderem Data-Warehouse Datenbanken und OLAP Technologien als hoch spezialisierte Werkzeuge für die Speicherung, Aufbereitung und den Abruf entwickelt. Auf diese Technologien können wiederum Anwendungen der Business Analytics Software zugreifen, um Ergebnisse zu ermitteln und konzentriert bereitzustellen. Die grafische Ausgabe an den Endanwender erfolgt in vielen Fällen in Form eines Dashboards und arrangiert damit einzelne Informationselemente zu Tabellen, Diagrammen, Plots oder Gauges . Dies wird für eine definierte Zeiteinheit zusammen mit einem Interaktionswechsel beim Abruf für Detailinformationen realisiert, ohne dabei die zeitlichen und räumlichen Zusammenhänge, die Herkunft von Einflüssen oder das Zusammenwirken zwischen den Kennzahlen zu verbildlichen. Diese Dissertation entwickelt ein Konzept für eine einheitliche, interaktive Visualisierung, zur Verdeutlichung der Abhängigkeiten, Zusammenwirken und Einflüsse zwischen Kennzahlen. Ebenso wird die zeitliche Dimension von Kennzahlen bei der Integration berücksichtigt. Die Arbeit unterstützt damit den Aufbau eines mentalen Modells des Nutzers und erleichtert die Handhabung durch die Wiederverwendung von Elementen bekannter Dashboard-Layouts. Die Arbeit gliedert sich in einen theoretischen Teil und einen praktischen Teil. Im theoretischen Teil wird als ersten Punkt die wirtschaftliche und technische Sicht auf Leistungskennzahlen und Leistungskennzahlensysteme sowie daraus abgeleitete Anforderungen untersucht. Eine Übersicht über die angewendete Visualisierung in der wirtschaftlichen Praxis schließt diesen ersten Teil ab. Als zweiter Punkt wird der Begriff der Informationsvisualisierung zur Entscheidungsunterstützung erläutert. Dabei werden besonders die Möglichkeiten und Charakteristik von Graphen und Graphen-Elemente sowie deren Abbildungsleistung für zeitabhängige Daten diskutiert. Als letzter Punkt schließt sich die Betrachtung der in der Literatur diskutieren Ansätze zur Interaktion mit Graphen und mit zeitabhängigen Daten an. Die Erkenntnisse der Literaturrecherche werden nachfolgend verwendet, um ein Konzept zur Abbildung der mehrdimensionalen räumlichen und zeitlichen Eigenschaften von Kennzahlen zu entwickeln. Dabei setzt sich dieses Konzept mit der Erzeugung hierarchischer, abstrakter, zeitunabhängiger Leistungskennzahlensysteme in Form eines Graphen auseinander. Dies erlaubt eine Ableitung von multiplen, für die Analyseaufgabe spezifischen Teilgraphen mit zeitlicher Begrenzung. Ein darauf aufbauender Schritt integriert einheitliche Ansätze zur Visualisierung und Interaktion mit Struktur und Zeit in den Teilgraphen. Eine Validierung in Form eines Expertenreviews (leitfadengestützte Gruppenbefragung) mit Experten aus dem Bereich Business Intelligence in der Automobilbranche und eine Nutzerstudie mit Anwendern zur Gebrauchstauglichkeit vervollständigen diese Arbeit.


Secure Virtualization of Latency-Constrained Systems

Verteidigung im Promotionsverfahren von Dipl.-Inf. Adam Lackorzynski

6.2.2015, 11:10 Uhr, APB 1004 (Ratssaal)

Virtualization is a mature technology in server and desktop environments where multiple systems are consolidate onto a single physical hardware platform, increasing the utilization of todays multi-core systems as well as saving resources such as energy, space and costs compared to multiple single systems. Looking at embedded
environments reveals that many systems use multiple separate computing systems inside, including requirements for real-time and isolation properties. For example, modern high-comfort cars use up to a hundred embedded computing systems. Consolidating such diverse configurations promises to save resources such as energy and weight. In my work I propose a secure software architecture that allows consolidating multiple embedded software systems with timing constraints. The base
of the architecture builds a microkernel-based operating system that supports a variety of different virtualization approaches through a generic interface, supporting hardware-assisted virtualization and paravirtualization as well as multiple architectures. Studying guest systems with latency constraints with regards to virtualization showed
that standard techniques such as high-frequency time-slicing are not a viable approach. Generally, guest systems are a combination of best-effort and real-time work and thus form a mixed-criticality system. Further analysis showed that such systems need to export relevant internal scheduling information to the hypervisor to support
multiple guests with latency constraints. I propose a mechanism to export those relevant events that is secure, flexible, has good performance and is easy to use. The thesis concludes with an evaluation covering the virtualization approach on the ARM and x86 architectures and two guest operating systems, Linux and FreeRTOS, as
well as evaluating the export mechanism.


Bewertung der „Kodeverkettung“ von LDPC auf der physikali-schen und RLNC auf der Netzwerkebene

Präsentation der Master-Thesis von Nicole Hein (Institut für Systemarchitektur, Datenschutz und Datensicherheit)

12.2.2015, 10:00 Uhr, APB 3105

LDPC Kodes auf der physikalischen Ebene zeigen sehr gute Leistungseigenschaften nahe der Shannon-Grenze, wie Anwendungen in verschiedenen Standards, z.B. im DVB-S2, aufzeigen. Auch die seit den letzten Jahren verstärkt untersuchte Netzwerkkodierung ermöglicht in gewissem Sinne eine Auslöschungskorrektur: Trotz Paketverlust kann beim Empfänger dekodiert werden, solange genügend linear unabhängige Pakete empfangen wurden.
Auf der Basis der Anwendung und Arbeitsweise von LDPC und RLNC ist zu untersuchen, inwieweit die Kombination von LDPC auf physikalischer Ebene und Netzwerkkodierung auf Paketebene einen leistungsfähigen „verketteten Kode“ liefern kann.



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Stand: 27.1.2015, 6:20 Uhr
Autor: Webmaster