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Promotionen der Fakultät für Informatik im Jahr 2008

Kämpf, Michael
"Software-Framework zur Simulationsbasierten Optimierung mit Anwendung auf Produktions- und Lagerhaltungssysteme
Promotion zum Dr.-Ing.

Abstract:
Erfüllbarkeitsprobleme spielen eine zentrale Rolle in der Komplexitätstheorie und stellen kanonische vollständige Probleme für viele Standard-Komplexitätsklassen. Eine Möglichkeit, viele verschiedene Erfüllbarkeitsprobleme in einem gemeinsamen formalen Rahmen zu betrachten, liefern Constraint Satisfaction Probleme. In dem Vortrag geht es um die Untersuchung der Komplexität von Constraint Satisfaction Problemen, und um die mathematischen Hilfsmittel, die man hierfür benutzt.

Beckert, René
"Untersuchungen zur Kostenoptimierung für Hardware Emulatoren durch Anwendung von Methoden der partiellen Laufzeitkonfiguration "
Promotion zum Dr.-Ing.

Abstract:
An aktuelle Schaltkreis- und Systementwürfe werden zunehmend divergente Anforderungen gestellt. Einer sehr kurzen Entwicklungszeit für eine schnelle Markteinführung steht, um teure und aufwändige Re-Desings zu verhindern, eine möglichst umfangreiche Testabdeckung des Entwurfs gegenüber. Diese Anforderungen führen konventionelle Methoden für die Verifikation und den Test wie die Simulation an wirtschaftliche Grenzen.
Aus diesem Grund werden für den funktionalen Test zunehmend wieder verwendbare Multi-FPGA-basierte HW-Emulatoren eingesetzt. Durch den Einfluss der steigenden Komplexität aktueller Entwürfe auf die Emulator-Plattform reduzieren sich jedoch signifikant die Performanz und die Effizienz des Ansatzes. Die in Emulatoren eingesetzten FPGAs sind zunehmend partiell zur Laufzeit rekonfigurierbar.
Der in der vorliegenden Arbeit umgesetzte Ansatz behandelt die Anwendung von Methoden der Laufzeitrekonfiguration auf dem Gebiet der Hardware-Emulation.
Dafür wird zunächst eine Partitionierung des zu testenden Entwurfs in funktional unabhängige Systemteile durchgeführt.
Für eine optimierte und ressourceneffiziente Platzierung der einzelnen HW-Module während der Emulation, ist ein ebenfalls auf dem FPGA platziertes Kommunikationsnetzwerk implementiert. Der neue Ansatz zeigt das Potential und die Grenzen für eine Optimierung von FPGA-basierten Hardware-Emulatoren durch Methoden der partiellen Laufzeitrekonfiguration.

Stephan Rusdorf
Aspekte der Echtzeit-Interaktion mit virtuellen Umgebungen
Promotion zum Dr.-Ing.

Abstract:
Der Für die schnelle Visualisierung großer Modelle werden sogenannte Echtzeit-Visualisierungsverfahren (real time rendering techniques) eingesetzt. Durch parallele Verarbeitung der Objektdaten auf Multicore-CPUs ist es möglich, die Geschwindigkeit der Darstellung gegenüber GPU-basierten Verfahren weiter zu erhöhen. Insbesondere wurde die Möglichkeit untersucht, das Occlusion-Culling mit Hilfe der CPU durchzuführen. Dabei konnte speziell das Worst-Case-Verhalten verbessert werden. Mit der Anzahl der Systemkomponenten (z.B. Trackingsystem, Beamer, Rechner) steigt die Trägheit (Latenz) des Gesamtsystems, was eine Echtzeitverarbeitung der Daten deutlich erschwert. Durch Bewegungsvorhersagen, die speziell an das Nutzerverhalten im Rahmen der Anwendung angepasst sind, können auftretende Latenzen kompensiert werden. Die Entwicklungen erfolgten im Kontext einer immersiven Tischtennissimulation. Tischtennis gehört zu den schnellsten Sportarten und repräsentiert somit eine anspruchsvolle Umgebung. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Interaktion mit virtuellen Umgebungen ist die Natürlichkeit (Intuitivität) der Benutzeroberfläche. Durch eine möglichst direkte (aus der Realität bekannte) Umsetzung der Benutzerbewegungen in Systembefehle wird eine höchstmögliche Effektivität im Umgang mit dem System erzielt. Im Rahmen einer Designanwendung wurden Interaktionstechniken realisiert, die den alltäglichen Bewegungsabläufen nachempfunden sind.

André Lanka
Spektrale Algorithmen - Mit Eigenwerten schwierige Probleme lösen
Promotion zum Dr.-Ing.

Abstract:
Bei der Partitionierung von Graphen versucht man, Strukturen in Graphen zu finden (etwa 3-Färbungen oder kleine Bisektionen). Mithilfe von Eigenwerten und Eigenvektoren können solche Probleme oftmals effizient gelöst werden. Wir stellen einen Algorithmus vor, der auf einem sehr allgemeinen Modell für zufällige Graphen bewiesenermaßen sehr gute Dienste leistet. Weiterhin untersuchen wir zufällige 3Sat-Formeln. Hier wollen wir mit Eigenwerten obere Schranken an die Anzahl der erfüllbaren Klauseln finden. Die gefundenen Schranken sind (in den meisten Fällen) nahezu optimal.

Matthias Glockner
Methoden zur Analyse von Rückwärtskompatibilität von Steuergeräten
Promotion zum Dr.-Ing.

Abstract:
Der Elektrik/Elektronik- und der IT-Anteil steigt derzeit in den aktuellen Premium -Fahrzeugen stetig an. Durch den Verbau von immer mehr (hochvernetzten) Steuergeräten im Fahrzeug wird versucht, dem Wunsch der Kunden nach mehr Funktionalität, Sicherheit, etc. gerecht zu werden. Aufgrund der Komplexität und der großen Entwicklungssprünge sind jedoch die neuen Steuergeräte meistens nicht mehr kompatibel mit den Vorgänger-Steuergeräten. Hier ist ein großes Einsparpotenzial vorhanden und dies ist auch der Ansatzpunkt des Forschungsthemas "CompA" (Compatibility Analysis of Electronic Control Units), das in diesem Dokument beschrieben wird. Im Rahmen dieses Forschungsthemas wird eine Methode definiert, mit der zwei Steuergeräte auf Rückwärtskompatibilität untersucht werden können. Der Ansatz baut auf drei Schwerpunkten auf:

Definition eines Spezifikationsansatzes zur hinreichenden Beschreibung von Steuergeräten auf Basis eines XML-Schemas. Es werden hierbei sowohl die statischen als auch die dynamischen Eigenschaften abgebildet. Dieser neuartige Spezifikationsansatz bildet die Basis für den nächsten Schwerpunkt.
Definition einer Methode zur Analyse von Rückwärtskompatibilität von Steuergeräten auf Basis eines XML-Schemas. Die Rückwärtskompatibilität zweier Steuergeräte bzw. Systeme wird auf Basis der zugehörigen XML-Dokumente analysiert. Kern der Vergleichsmethode ist hierbei ein effizientes Mapping der XML-Dokumente und ein Experten-Regelwerk.
Definition einer Methode zur Kompatibilitätsanalyse von Message Sequence Charts (MSC). MSCs werden eingesetzt, um dynamisches Verhalten an der Schnittstelle von Steuergeräten zu beschreiben. In diesem Dokument wird ein Ansatz definiert, mit dem MSCs zueinander auf Rückwärtskompatibilität geprüft werden können. Der Vergleich erfolgt auf Basis deterministischer Automaten.

Des Weiteren wird im vorliegenden Dokument ein Konzept für eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) vorgestellt, die zur Spezifikation von Steuergeräten geeignet ist und sich adaptiv unterschiedlichen Schemata anpasst. Alle vorgestellten Konzepte wurden in einem Software-Tool implementiert und die Gültigkeit an mehreren Beispielen validiert.