05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Analyse der Echtzeitfähigkeit und des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES 2.0(2011) Cont, ArminOpenGL ES 2.0 (Open Graphics Library for Embedded Systems 2.0) ist eine Schnittstelle zur Entwicklung von 2D- und 3D-Computergrafik-Anwendungen. Die Spezifikation von OpenGL ES 2.0 definiert eine Reihe von Befehlen, mit denen Daten zum und vom OpenGL ES-System übermittelt werden können, mit denen das Zeichnen von Grafiken angestoßen werden kann (Rendering) und Einstellungen für das Rendering durchgeführt werden können. Üblicherweise verwenden OpenGL ES-Systeme für das Rendering physische Grafikkarten (GPUs). Keines der heute verfügbaren OpenGL ES-Systeme mit physischer GPU unterstützt aber die Priorisierung von Anwendungen hinsichtlich der Ausführung von OpenGL ES-Befehlen oder Einschränkungen von Anwendungen hinsichtlich der Nutzung von GPU-Ressourcen. Insbesondere bietet OpenGL ES weder einen konfigurierbaren Scheduler noch die Möglichkeit, Echtzeitgarantien für die Ausführung von OpenGL ES-Befehlen zu erfüllen. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, inwieweit dennoch sichergestellt werden kann, dass Befehle sicherheitskritischer Anwendungen rechtzeitig ausgeführt werden können. Dazu werden relevante Befehle bestimmt, deren Laufzeitverhalten und Ressourcenverbrauch analysiert wird. Außerdem werden spezielle Szenarien untersucht, um festzustellen, inwiefern das Verhalten von OpenGL ES-Systemen die rechtzeitige Ausführung kritischer Befehle verhindern kann. Schließlich werden Untersuchungsmethoden und Metriken für die Prognose des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES-Befehlen und die Ermittlung der dafür notwendigen systemspezifischen Kennzahlen entwickelt. Die Untersuchung werden auf einigen realen OpenGL ES-Systeme durchgeführt. Dabei wird gezeigt, dass insbesondere das Speicherbelegungsverhalten und die Nutzung der Renderpipeline mit Problemen verbunden sind, die der Erfüllung von Echtzeitgarantien im Wege stehen und nicht auf der Ebene von OpenGL ES gelöst werden können.Item Open Access Gestensteuerung für Powerwall-basierte Visualisierungen(2012) Ploner, NicoEine Stärke von großflächigen, hochauflösenden Displays ist es, große Datenmengen anzuzeigen und beispielsweise einer Gruppe zur Analyse zu präsentieren. Insbesondere für mehrere Benutzer, die gemeinsam mit Powerwall-Visualisierungen interagieren möchten, eignen sich Tastatur und Maus nur bedingt zur Interaktion mit den dargestellten Daten. Nachteile der Maus- und Tastatursteuerung können durch Freihandgesten vermieden werden. Zusätzlich ermöglichen Freihandgesten einen natürlichen Umgang mit den dargestellten Visualisierungen. In dieser Diplomarbeit wird anhand zweier Szenarien zur Powerwall-gestützten Datenanalyse ein Interaktionskonzept zur Gestensteuerung von Powerwalls entwickelt. Um die Anwendbarkeit dieses Konzepts zu untersuchen wird ein Prototyp implementiert, der eines der beiden Szenarien realisiert. Zusätzlich wird eine Benutzerstudie konzipiert und als Pilotstudie durchgeführt, um das Interaktionskonzept zu evaluieren. Darüber hinaus sollen mit dieser Studie weitere intuitive Gesten zur Interaktion mit Powerwall-Visualisierungen identifiziert werden. Ebenso wird ein Framework konstruiert, mit dem das Interaktionskonzept zur Gestensteuerung mit anderen Interaktionskonzepten zu multimodalen Interaktionsumgebungen kombiniert werden können.Item Open Access Kürzeste Wege im Wikipedia-Linkgraph(2013) Kara, FerdiDiese Arbeit beschäftigt sich mit unterschiedlichen Beschleunigungstechniken zur Suche kürzester Pfade in einem Graph. Im Gegensatz zu klassischen Weganfragen wird jedoch kein geographischer Graph als Datenquelle genutzt, sondern der manuell extrahierte Wikipedia-Linkgraph. Um eine Vergleichsgrundlage für Beschleunigungsalgorithmen zu erhalten, wird eine Auswertung der Breitensuche als Basis geschaffen. Zur optimalen Auswahl eines Beschleunigungsalgorithmus ist es unabdingbar, ein grundlegendes Verständnis über die Struktur des Graphen zu erhalten. In Folge dieser Untersuchung und einer Vorstellung unterschiedlicher Beschleunigungsalgorithmen wird das Transitknotenkonzept, welches in der Arbeit von Bast u.a. [BFM+07] vorgestellt wurde, auf den Wikipedia-Linkgraph angewandt. Um das Konzept auf einen nicht geographischen Graph anwenden zu können, wird nach der Arbeit von Eisner/Funke [EF12] die Suche nach einer passenden Transitknotenmenge als Hitting-Set-Problem formuliert. Die Qualität der ausgewählten Transitknoten wird mit unterschiedlichen Konstruktionen zur Transitknotenbestimmung verglichen und die verschiedenen Lösungen werden anhand der vorhergehenden Untersuchung der Graphstruktur erklärt. Schlussendlich wird gezeigt, warum die verschiedenen Konstruktionen der Transitknotenmenge schlechte Ergebnisse liefern, wodurch das Transitknotenkonzept angewandt auf den Wikipedia-Linkgraph fehlschlägt.Item Open Access Item Open Access STEP/XML based macro data representation for parametric CAD model exchange(2014) Zoabi, FirasThere is tremendous need in collaborative design today for the integration of heterogeneous CAx systems. This general practice has serious shortcomings like design discontinuity, limited parallelisation, loss of information, and conversion errors. To overcome these shortcomings, macro-parametric approach (MPA), which is a history-based method of parametric CAD model exchange, has been proposed. The macro-parametric approach is a way to achieve compatible CAD model exchange amongst a variety of mutually incompatible CAD systems. CAD models can be exchanged in the form of a macro file that comprises a sequence of modeling commands. A standard macro file that contains a set of event-driven commands can transfer the designer intent such as parameters, features and constraints. Currently, STEP (STandard for the Exchange of Product model data) as an international standard (ISO-10303, Industrial automation systems and integration - Product data representation and exchange) for the computer-interpretable representation and the exchange of product model data is widely used. STEP is becoming the 'lingua franca' in the area of modelling and exchanging product data. One remaining problem of the using STEP as a neutral format is that it does not retain parametric information such as the designer intent but only the pure boundary representation (B-rep) of the CAD model. The B-rep model without parametric information presents difficulties for engineering changes and it may also lead to an unexpected distortion of shape. This research aims to investigate an exchange method that uses STEP/XML (extensible mark-up) technology to express a set of standard modeling commands extracted from CAD models created by Autodesk InventorTM, to enable the same CAD models are readable and shareable with other CAD application systems.Item Open Access Normalformenberechnung in Graph-Gruppen und Coxeter-Gruppen(2011) Kausch, JonathanIm Rahmen der Diplomarbeit wurde das Normalformenproblem für partiell kommutative Gruppen in logarithmischem Platz untersucht. Diese Gruppen sind in der Mathematik als Graph-Gruppen oder "rechtwinklige Artingruppen" bekannt und werden u.a. in der kombinatorischen Gruppentheorie untersucht. In der Informatik erscheinen sie als natürliche Erweiterung der Spurmonoide, die von Keller und Mazurkiewicz eingeführt wurden und insbesondere für die Untersuchung von Nebenläufigkeit in der Informatik von Bedeutung sind. Zur Analyse der Normalformenproblemberechnung werden die Graph-Gruppen zunächst in rechtwinklige Coxeter-Gruppen eingebettet. Für beliebige Coxeter-Gruppen kann das Alphabet der längenlexikographischen Normalform in logarithmischem Platz bestimmt werden. Darauf aufbauend kann die längenlexikographische Normalform in rechtwinkligen Coxeter-Gruppen berechnet werden. Für allgemeine Coxeter Gruppen wird in "Combinatorics of Coxeter Groups" (Björner, Brenti) ein Algorithmus vorgestellt, der die Normalform mit linear vielen reellen arithmetischen Operationen und Vergleichen bestimmt. Die Berechnung lässt sich allerdings nicht ausschließlich mit ganzen Zahlen durchführen, sondern es werden komplexe Einheitswurzeln benötigt. In dieser Arbeit wird geklärt, wie viele Bits zur Repräsentation notwendig sind. Außerdem wird ein elementarer Beweis angegeben, der zeigt, dass für Coxeter-Gruppen ein präperfektes Ersetzungssystem existiert. Ein präperfektes Ersetzungssystem ist ein Ersetzungssystem, welches nur längenerhaltende und längenreduzierende Regeln besitzt. Coxeter-Gruppen gehören unter anderem zur Klasse der automatischen Gruppen. Für rechtwinklige Coxeter-Gruppen wird in dieser Arbeit ein Beweis angegeben, der zeigt, dass diese automatisch sind.Item Open Access Evaluierung von Verfahren zum optischen Lokalisieren und Kartographieren (SLAM) mit Eignung für den Einsatz auf UAVs(2013) Price, EricIn der Robotik werden kleine UAVs (unmanned aerial vehicles) dank zunehmender Hardwareminiaturisierung immer interessanter. Jedoch gelten auf diesen Plattformen wie Quadcoptern oder Modellflugzeugen zusätzliche Beschränkungen wie Größe, Bauform und Gewicht, die die zur Verfügung stehende Rechnerleistung für Anwendungen der autonomen Robotik nach wie vor einschränken. Thema dieser Diplomarbeit ist die Evaluierung von Verfahren zum simultanen Lokalisieren und Kartographieren an Hand optisch erfasster Bilddaten von einem mikro-UAV aus, wobei besonderes Augenmerk auf der Eignung der SLAM Verfahren für autonome optische Navigation in einer 3D Outdoor-Umgebung liegt.Item Open Access Konzeption und Realisierung eines Sicherheitskonzepts zur sicheren Datenstromverarbeitung in einer verteilten Ausfürhungsumgebung(2011) Dörler, OliverVorliegende Diplomarbeit entwickelt ein Sicherheitskonzept für NexusDS. Das Konzept definiert Sicherheitsmechanismen um den Zugriff und die Verarbeitung von sensiblen und geschützten Daten zu kontrollieren. Die Mechanismen beinhalten Funktionen um Daten zu Anonymisieren und zu Verschleiern. Die Entwicklung des Konzeptes beinhaltet die Abgrenzung von Sicherheit im Kontext von NexusDS, Erhebung von Anforderungen aus Anwendungsszenarien und NexusDS selbst, die Entwicklung entsprechend dienlicher Maßnahmen, deren Umsetzung in eine Sicherheitsarchitektur und eine prototypische Implementierung in NexusDS.Item Open Access Entwicklung eines Frontend-Generators für Testanwendungen eines Informationssystems(2011) Knittig, MarkusFür Informationssysteme zur Fahrplanauskunft im öffentlichen Verkehr sollen im Rahmen des Projektes IP-KOM-ÖV verschiedene Szenarien auf einer mobilen Plattform getestet werden. Um prototypische Anwendungen für Mobilgeräte, die diese Szenarien abbilden, zu generieren, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Codegenerator mit dem Konzept der modellgetriebenen Softwareentwicklung entwickelt. Als erstes wurden verschiedene mobile Plattformen, Sprachen und Werkzeuge für die Erstellung domänenspezischer Sprachen (DSLs) sowie bestehende Verkehrsinformationssysteme für mobile Plattformen betrachtet. Für die Entwicklung wurden schließlich das Smartphone-Betriebssystem Android und das DSL-Framework Xtext gewählt. In der Konzeption wurde die grundlegende Architektur beschrieben. Schließlich wurden die Schritte zur prototypischen Implementierung des Codegenerators für Prototypen für Android erklärt und die relevanten Schnittstellen beschrieben.Item Open Access Konzepte und Mechanismen zur konsistenten nebenläufigen Aktualisierung der Weiterleitungstabellen in Software-defined Networks(2013) Pein, Moritz vonIn Software-defined Networks existieren zwei wichtige Gründe, die Kontrollebene auf mehrere Controller zu verteilen. Erstens ist es für die Skalierbarkeit des Systems wichtig, Zuständigkeiten flexibel auf mehrere Controller zu verteilen und zweitens muss ein Ausfall eines Controllers durch andere Controller toleriert und aufgefangen werden können. Außerdem ist eine Verteilungstransparenz der Kontrolllogik erwünscht, die es Kontrollanwendungen ermöglicht, Routen ohne große Kenntnisse des Netzwerks zu schreiben. Bei der Aktualisierung von Weiterleitungstabellen durch mehrere Controller treten durch asynchrone Kommunikation und konkurrierende Updates Inkonsistenzen in den Weiterleitungstabellen auf, die eine Koordination des Ablaufs nötig machen. Inkonsistenzen entstehen dadurch, dass innerhalb kurzer Zeit zwei Schreibaufträge für konkurrierende Routen gestartet werden und diese in unterschiedlicher Reihenfolge bei den Switchs verarbeitet werden, wodurch beide Flows unvollständig implementiert werden und Schleifen entstehen können. In dieser Arbeit wird eine verteilte Control Coordination Middleware vorgestellt, die zwei Mechanismen anbietet, durch die diese Inkonsistenzen verhindert werden. In der Locking-Variante muss ein Agent, der einen Flow einrichtet, erst eine Sperre über das Matching-Kriterium beantragen, bevor er die Updates verschicken darf. In der Logical-Clock-Variante werden die Updates mit Zeitstempeln versehen, die es den Switchs ermöglichen, veraltete Updates zu verwerfen.