05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Ausführung einer Modellreduktion für Simulationen auf Basis der Workflow-Technologie(2011) Remppis, SimonBei der Durchführung wissenschaftlicher Computersimulationen wird immer häufiger Workflowtechnologie eingesetzt, was die Begriffe Scientific Workflow und Simulationsworkflow geprägt hat. Vorteile der Workflow-Technologie sind u.a. die Automatisierbarkeit der Simulationsprozesse und die Wiederverwendbarkeit der genutzten Komponenten. Teilweise können erprobte Werkzeuge und Technologie aus dem Bereich der Business Workflows auch im wissenschaftlichen Bereich eingesetzt werden. Von besonderem Interesse ist hier die Workflowsprache BPEL, die in der Geschäfts-IT große Verbreitung gefunden hat. Da die Aktivitäten eines BPEL-Workflows in der Regel als Webservices implementiert werden, kann der Workflow auf Ressourcen zugreifen, die über große, heterogene Netzwerke verteilt sind. In dieser Studienarbeit wird untersucht, wie die Workflowtechnologie zur automatisierten Ausführung der Modellreduktion eines elastischen Mehrkörpersystems verwendet werden kann. Die Modellreduktion ist eine Vorstufe zur Simulation eines mathematischen Modells und dient dazu, die Zahl der Freiheitsgrade des Simulationsmodells zu reduzieren und dabei das Verhalten des Originalsystems möglichst gut zu approximieren. Durch die verminderte Modelldimension kann die Komplexität der nachgelagerten Simulation gesenkt und ihre Ausführungsgeschwindigkeit erhöht werden. Zuerst wird erörtert, welche Operationen zur Ausführung einer Modellreduktion notwendig sind. Aus diesen Schritten wird ein Prozessmodell zusammengesetzt und unter Verwendung von BPMN-Diagrammen dargestellt. Ausgehend von diesem Prozessmodell werden anschließend ausführbare BPEL-Workflows zur Durchführung der Modellreduktion entwickelt. Da wesentliche Workflowschritte unter Verwendung von Matlab ausgeführt werden, wird in dieser Arbeit auch untersucht, wie Matlab-Operationen als Webservice bereitgestellt und an einen BPEL-Workflow angebunden werden können.Item Open Access Dynamische Ausführung von Positionstransformationen mittels OpenGL ES 2.0-Shaderprogrammen(2014) Zehender, FelixWegen der Forderung nach Isolation und Performanz in eingebetteten Systemen ("embedded Systems") ist ein Konzept notwendig, dass dynamisch bei laufzeitkritischen Grafikanwendungen die Positionstransformation von Vertices mit Hilfe von Vertex Shadern, während der Laufzeit übernimmt. Daher wurde in dieser Arbeit ein Konzept entwickelt, welches die Position einzelner Vertices berechnet, bevor die kompletten Rendering Befehle ausgeführt werden. Dies ist nötig um abschätzen zu können, ob die Deadlines von sicherheitskritischen Anwendungen eingehalten werden. Dazu wird in dieser Arbeit der Vertex Shader während der Laufzeit mit Hilfe von LLVM kompiliert und berechnet, für einen gegebenen Vertex dessen Position.Item Open Access Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für Cache-effiziente adaptive Simulation(2011) Greis, Miriam; Hackländer, Jessica; Hirmer, PascalDieses Dokument stellt die Ausarbeitung der Fachstudie "Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für cache-effiziente adaptive Simulation" dar, welche von Mai bis Oktober 2011 stattfand. Die Abteilung "Simulation großer Systeme" des Instituts für Parallele und Verteilte Systeme forscht derzeit an der Entwicklung eines Frameworks für eine effiziente Berechnung von fluiden Strömungen durch poröse Medien. Dabei wurde der Ansatz der Gitterberechnung nach Sierpinski gewählt und das Framework soweit funktionsfähig implementiert. Dieses System enthält jedoch noch Schwachstellen die mit Hilfe dieser Fachstudie behoben werden sollten. Die Fachstudie ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil umfasst die Analyse des gegebenen Frameworks mitsamt allen Hilfsmitteln, den eingesetzten Programmiersprachen und Werkzeugen. Des Weiteren sollte dabei der angewandte Simulationsprozess selbst mit den im gegebenen System verwendeten Konzepten und Methoden beschrieben werden, um die Problematik des Systems vollständig erfassen zu können. Hierbei sollte ein Nachbau des Systems in einer beliebigen Programmiersprache erfolgen. Der zweite Teil der Fachstudie umfasst Lösungsansätze für die Problematiken des Systems anhand selbst entworfener Prototypen. Mögliche Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript und die Erstellung einer Workflow-GUI. Dabei soll das bestehende System nicht ersetzt, sondern dessen Bedienung erleichtert werden. Diese Lösungsansätze sollten untersucht, beschrieben und anschließend mit dem bestehenden System bzw. mit den anderen Lösungsansätzen verglichen werden. Das Ergebnis ist eine Empfehlung des bestmöglichen Lösungsansatzes. Dieses Dokument ist in 5 Kapitel gegliedert. Nach dem Einleitungskapitel befasst sich das darauffolgende zweite Kapitel mit der Analyse des gegebenen Systems. Hierbei werden die Methoden des Simulationsprozesses, die Einsatzgebiete und die eingesetzten Werkzeuge beschrieben. Am Ende dieses Kapitels wird die Problematik des bestehenden Systems geschildert und der Nachbau beschrieben. Das dritte Kapitel beschreibt die verschiedenen Ansätze zur Lösung der beschriebenen Problematik. Die drei Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript zur Codegenerierung und eine Workflow-GUI. Anschließend werden diese Lösungsansätze bezüglich verschiedener Qualitäten wie Wartbarkeit, Einfachheit, Erlernbarkeit usw. verglichen. Aus diesen Informationen folgt im letzten Kapitel das Fazit, welches eine Empfehlung über die zu wählende Methode gibt.Item Open Access GPU-based assembly of stiffness matrices in the parallel multilevel partition of unity method(2012) Kanis, SebastianMany real world problems can be modeled with Partial Differential Equations (PDEs). Since for many PDEs no exact solution can be found, there exists a variety of methods which give an approximate solution to those PDEs. One method which can be applied to find an approximate solution for elliptic PDEs is the Parallel Multilevel Partition of Unity Method (PMPUM). The major computational effort in this method is needed for the discretization of the differential operator. In this work we focus on the applicability of General-purpose computing on graphics processing units (GPGPU) on this task. A GPGPU implementation of the PMPUM is and a comparison to a given CPU implementation is presented. It is shown that the implementation using a GPGPU approach can be applied to many cases arising in the PMPUM to improve the performance.Item Open Access Optimierung der physischen Operatoren einer nativen RDF-Datenbank für moderne Prozessoren(2011) Waizenegger, TimDie Leistungsfähigkeit handelsüblicher CPUs wächst seit langem schneller als die Geschwindigkeit des Speichers. Diese größer werdende Lücke macht die Optimierung von Speicherzugriffen zu einem immer wichtigeren Werkzeug bei der Optimierung von Datenbanksystemen. In dieser Studienarbeit wird daher eine alternative Implementierung der RDF-3X Datenbank-Engine vorgestellt, mit dem Ziel die Zugriffsmuster auf den Prozessor-Cache, und den Hauptspeicher zu verbessern, und dadurch Effizienzgewinne zu erzielen. Es wird der Aufbau von Datenbanksystemen erläutert, und eine Verbesserung der Operatoren der experimentellen Open-Source Datenbank RDF-3X vorgeschlagen. Anhand von Leistungsmessungen an der Implementierung wird der Erfolg der Verbesserungen beziffert, und es werden Hinweise für künftige Arbeiten auf dem Gebiet gegeben.Item Open Access Synchronisation von Android-Mobiltelefonen mit Open-Source-Groupware-Lösungen(2012) Thielefeld, MartinIn dieser Arbeit werden Grundlagen, der Entwurf und die Implementierung von Gevil-Sync, einer Android Synchronisations App für Adressbuch- und Kalendereinträge beschrieben. Das eigens entworfene Synchronisationskonzept, welches verschiedene Protokolle, darunter GroupDAV, zur Serverkommunikation einsetzt, wird erläutert. Es ermöglicht eine Zwei Wege Synchronisation. Das heißt: Sogar wenn Änderungen auf dem Handy und auf dem Server vorliegen, können diese abgeglichen werden. Nach der Umsetzung dieses Konzeptes in eine App folgt die Evaluation, in der die zur Synchronisation benötigte Zeit sowie Datenvolumen ausgewertet werden.Item Open Access Entwicklung der OpenGL-basierten grafischen Oberfläche eines E-Learning-Spiels mit Fokus Regelungstechnik(2013) Herr, DominikIn dieser Arbeit geht es um den konzeptionellen Entwurf und die Implementierung eines auf dem Betriebssystem Android basierten Spiels mit dem Fokus auf den Entwurf eines Reglers. Dieses Thema wurde in zwei Studienarbeiten aufgeteilt. In dieser Arbeit liegt der Fokus auf der Konzipierung und der Implementierung der visuellen Elemente des Kernspiels, sowie des Entwurfs von Highscore und Spielzusammenfassung. Des Weiteren wird auf die Schnittstellen zwischen der Visualisierungskomponente dieser Studienarbeit und der zweiten Studienarbeit, in welcher der Regler entworfen und implementiert wurde, eingegangen. Diese Arbeit stellt nach einer kurzen Einleitung und den notwendigen Grundlagen der Regelungstechnik und des Betriebssystems Android zunächst im Konzept die Architektur des Spiels und die dabei benötigten Komponenten vor. Hierbei wird auch auf die genutzten Konzepte und Entwurfsmuster der Softwaretechnik eingegangen. Im anschließenden Implementierungskapitel wird zunächst der Ablauf des Spiels skizziert. Dann wird vor allem auf die konkrete Implementierung der Visualisierungskomponente im Detail eingegangen. Im Anschluss werden die notwendigen Schnittstellen zwischen Regler- und Visualisierungskomponente, sowie deren konzeptionelle Probleme und Lösungsvorschläge vorgestellt. Zuletzt wird auf die Verwaltung und Visualisierung des Highscores eingegangen.Item Open Access Erweiterung von SIMPL und BPEL-DM zur Unterstützung weiterer Typen von Datenquellen(2011) Pietranek, Henrik AndreasIn den vergangenen Jahren haben sich im unternehmerischen Umfeld Workflows zur Beschreibung und Ausführung von (Geschäfts-)Prozessen durchgesetzt. Seit kurzem wird diese Technologie auch in der Wissenschaft eingesetzt. Z.B. werden Simulationsabläufe als Workflows modelliert. Charakteristisch für solche Simulationen bzw. Simulationsabläufe sind komplexe mathematische Berechnungen sowie verschiedene Aufgaben im Bereich der Datenverwaltung und Datenbereitstellung. Oftmals müssen große Datenmengen, die in proprietären Formaten vorliegen, aus verschiedenen Quellen verarbeitet werden. Damit diese Daten durch einen Simulationsworkflow und den von ihm eingebundenen Programmen und Diensten verarbeitet werden können, müssen sie in passende Eingabeformate transformiert werden. Gerade bei umfangreichen Simulationen, die eine Vielzahl an Datenquellen benötigen, führt dies aufgrund der enormen Komplexität zu Problemen. Um diese Probleme zu lösen, wurde das SIMPL-Rahmenwerk (SimTech - Information Management, Processes and Languages) entwickelt. Das SIMPL-Rahmenwerk ist in ein Scientifc Workflow Management System eingebettet und schafft eine Abstraktionsebene für die Defnition des Datenmanagements. SIMPL bietet einheitliche Zugriffsmethoden, um, aus einem Simulationsworkfow heraus, auf beliebige Datenquellen zuzugreifen. Das SIMPL-Rahmenwerk wurde prototypisch umgesetzt und unterstützt bisher den Zugriff auf relationale Datenbanken sowie das Windows Dateisystem. Im Rahmen dieser Studienarbeit sollen Unterschiede, die sich beim Zugriff auf unterschiedliche Datenquellen oder Typen von Datenquellen ergeben, soweit wie möglich bzw. sinnvoll aufgelöst werden. Des Weiteren sollen neue Datenquellen bzw. Typen von Datenquellen integriert werden. Dazu wird das SIMPL-Rahmenwerk detailliert vorgestellt und in einem weiteren Schritt die bestehende Implementierung analysiert und erweitert bzw. angepasst.Item Open Access Development of a visualization tool for kinematics and dynamics for hyper redundant robots(2011) Bischof, ManuelSwarm robotic is an difficult, but promissing approach in modern robotics. Multirobot organisms can achieve tasks, an individual robot could not accomplish alone. But first you need kinematics and dynamics to model them. Becaus of the huge amount of degrees of freedom, many classical approaches fail. Through its geometrical representation, screw theory could be the solution. There already existed a mathematical framework, but no visualization for it. So in this thesis I created a Graphical User Interface, that supports the creation of different user-defined topologies and visualizes its results. In the end, this GUI should assist developer with their work, but hopefully also students to understand this subject more easily.Item Open Access Secure Delete Object Store - sicheres Löschen auf nicht vertrauenswürdigen Speichersystemen(2014) Mormul, MathiasDurch neue Technologien wie Solid State Drives und Cloud Computing hat die Datenhaltung in den letzten Jahren einen Paradigmenwechsel erlebt. Beide Technologien führen dazu, dass der Benutzer sich im Unklaren über die Lokalität und die Anzahl von Kopien seiner ist. Herkömmliche Verfahren zur sicheren Datenlöschung wie das Überschreiben der Daten funktionieren daher nicht mehr. Dennoch muss weiterhin garantiert werden können, dass die Daten des Benutzers bei Bedarf sicher gelöscht werden können. Diese Arbeit präsentiert einen Secure Delete Object Store,welcher das sichere Löschen auf nicht vertrauenswürdigen Speichersystemen mittels Verschlüsselung garantiert. Jede Datei des Benutzers wird mit einem exklusiven Schlüssel verschlüsselt, sodass bei einem Löschvorgang nur der entsprechende Schlüssel gelöscht werden muss. Es wird Wert darauf gelegt, eine Datenstruktur zu schaffen, die erweiterbar ist auch bei großen Datenmengen eine effiziente Lösung für die Verwaltung der Schlüssel darstellt.