05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik

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Author: search.filters.author.Graf, MarcelStart date: 2020End date: 2025

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    ItemOpen Access
    Automatisierte Aggregation von Musterimplementierungen
    (2020) Graf, Marcel
    Christopher Alexander publizierte 1977 erste Muster (Patterns) für die Stadt- und Gebäudearchitektur. Mittlerweile sind Muster in der Softwarearchitektur und -entwicklung etabliert und weitverbreitet. Muster beschreiben abstrakte und bewährte Lösungen für wiederkehrende Problemstellungen. Im Fall von Architekturentwürfen von Softwaresystemen, stehen Muster in verschiedenen Beziehungen zueinander. Um dies abbilden zu können, wird ein Entwurfsmodell entwickelt, welches aus Musterinstanzen und ihren Beziehungen besteht. Werden auf diese Weise Softwaresysteme modelliert, so ist oft eine manuelle Umsetzung in eine konkrete Programmiersprache oder Technologie erforderlich. Zur besseren Wiederverwendbarkeit wird ein Konzept vorgestellt um die Verbindung zwischen Muster und Musterimplementierung sowie die Verbindung zwischen den Musterimplementierungen abzubilden. Basierend auf einer benutzerdefinierten Selektion, die eine Abbildung von Musterinstanzen auf Musterimplementierungen darstellt, sollen die Musterimplementierungen automatisiert aggregiert werden. Hierfür werden die Eigenschaften von Musterimplementierungen und Aggregationsoperatoren betrachtet. Insbesondere wird die Eigenschaft berücksichtigt, dass Entwurfsmodelle einem Graphen entsprechen. Daraus wird ein Konzept für die Aggregation entwickelt. Um die Anforderungen zu erarbeiten und abschließend den Prototyp zu validieren, werden drei Referenzszenarien aus den Cloud Computing Patterns und den Enterprise Integration Patterns definiert. Das Konzept wird in einem Prototypen umgesetzt, basierend auf Pattern Atlas. Dazu wird ein Editor für Entwurfsmodelle und Aggregationsoperatoren zur automatisierten Aggregation von Musterimplementierungen implementiert. Dies umfasst eine Implementierung für die Aggregation von Musterimplementierungen zu Amazon Web Services Cloud Formation Templates und Implementierungen für die Aggregation von Apache ActiveMQ Konfigurationen. Anhand des Prototyps wird demonstriert, dass eine automatisierte Aggregation von Musterimplementierungen von Mustern mehrerer Mustersprachen möglich ist.
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    ItemOpen Access
    Real-time visualized and GPU-accelerated lattice Boltzmann simulations
    (2025) Graf, Marcel
    In a preceding project, four lattice Boltzmann algorithms were implemented on the CPU using HPX. Building up on this project, the goal of this work is to implement the two most suitable algorithms on the GPU together with a framework permitting real-time visualization. In the propaedeuticum, fundamental concepts of GPU programming are elaborated, and based on the insights gained, the aptitude of the four algorithms from the project for a portation to the GPU is investigated. The two-lattice and the swap algorithm were identified as the most promising candidates. The visualization framework was designed using the Dear ImGui and ImPlot APIs. In the bachelor thesis, the swap algorithm and multiple variants of the two-lattice algorithm were realized using AdaptiveCpp, which is one of two major implementations of the SYCL standard. Kármán vortex streets were chosen as a scenario demonstrating the capabilities of the proposed simulations. Since all algorithms update the lattice faster than the frontend can accept new frames, all of them are suitable for fulfilling the objective under the limitations imposed by the visualization framework. Similarly to the project, a simple and mostly runtime-coordinated two-lattice variant was recognized as the most convenient and, at the same time, very competitive implementation. Out of the data layouts proposed by Mattila et al., the bundle layout is well suited for devices with small caches, while the stream layout uses the memory bandwidth more efficiently. The optimal work group size and subdomain shape also depend on the targeted hardware.