Praktikumsthemen und Diplomarbeiten

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Echtzeitbetriebssystemsimulator unter Windows

Beschreibung:: Für Anwendungen in der Automobilelektronik kommen Echtzeitbetriebssystem immer breiter zum Einsatz. Die Firma Bosch entwickelt für diesen Anwendungsbereich ein neues Betriebssystem, das durch einen Betriebssystemsimulator unterstützt werden soll. Die Aufgabe dieses Simulators ist es, die Entwicklung und den Test von in C implementierter Software auf einem PC ohne Einsatz der Zielhardware zu ermöglichen. Der Simulator soll unter Windows ablauffdhig sein und eine entsprechende Bedienoberfldche zur Verfügung stellen. Die Testunterstützung soll durch Zusammenspiel mit einem gängigen Debugger (Borland C++) realisiert werden. Ein Prototyp der Windows-Oberfläche wurde schon erstellt. Die Aufgabenstellung für die Diplomarbeit besteht darin, den Laufzeitkern des Echtzeitbetriebssystems für den Simulator zu portieren und eine Anpassung zu den Entwurfswerkzeugen zu schaffen. Weiters soll der Simulator Unterstützung zur Erstellung von Testrahmen anbieten.
Nötige Vorkenntnisse:: C, Windows
Betreuer:: Stefan Poledna

Maximale Abarbeitungszeit von Programmen für Computersysteme mit Instruktionscache

Beschreibung:: In den letzten Jahren wurde am Institut eine Methode zur Berechnung der maximalen Abarbeitungszeit von Echtzeitprogrammen entwickelt. Diese Methode, die derzeit nur für flache Speicherarchitekturen einsetzbar ist, soll so erweitert werden, daß sie auch für Computersysteme mit Instruktionscache verwendet werden kann.
Betreuer:

Task-Scheduling für TTP/C

Beschreibung:: Für das MARS-System wurden mehrere Versionen eines Task-Schedulers basierend auf dem IDA* Algorithmus implementiert. TTP/C unterscheidet sich jedoch in einigen Punkten wesentlich von MARS. Daher müssen die in den Schedulern enthaltenen Konzepte für TTP/C adaptiert werden. Auf Grundlage dieser Analyse ist ein Scheduler für TTP/C zu implementieren.
Nötige Vorkenntnisse:: Gute C-Kenntnisse; Echtzeitsysteme (Vorlesung)
Betreuer:

Implementierung eines Zeitanalyseprogramms

Beschreibung:: An unserem Institut werden Verfahren zur Analyse des Laufzeitverhaltens von Programmen entwickelt, verfeinert und untersucht. Im Rahmen dieses Praktikums soll ein neues Verfahren zur Ermittlung der maximalen Abarbeitungszeit von Programmen implementiert werden (die notwendigen Unterlagen werden Ihnen zur Verfügung gestellt).
Aufwand:: Nach Vereinbarung
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C unter UNIX, eventuell Kenntnisse von Lex und Yacc.
Betreuer:

Peter Puschner

Automatische Kalibrierung eines Tools zur Performanceanalyse von Programmen

Beschreibung:: Tools zur Ermittlung von Programmabarbeitungszeiten müssen immer auf den Zielprozessor, für den Programmlaufzeiten ermittelt werden sollen, abgestimmt sein. Um solche Tools für verschiedene Prozessoren verwenden zu können, müssen sie für jeden einzelnen Prozessor konfiguriert werden.
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, einen experimentellen Ansatz zur automatischen Kalibrierung eines Tools zur Programmlaufzeitanalyse zu entwickeln. Dieser Ansatz soll es ermöglichen, den Instruktionssatz eines Prozessors zu beschreiben und eine Reihe von Testfällen zu generieren, mit denen die Abarbeitungszeiten der verschiedenen Instruktionen gemessen und für das Zeitanalysetool aufbereitet werden können.
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C unter UNIX, eventuell Kenntnisse von Lex und Yacc.
Betreuer:

Code-Optimierung versus Performanceanalyse

Beschreibung:: Viele Compiler erlauben es, Programmcode so zu optimieren, daß Programme mit hoher Geschwindigkeit ablaufen. Gerade diese Optimierungen, die eine Erhöhung der Ablaufgeschwindigkeit bewirken, erschweren aber die Untersuchung von Programmen in bezug auf ihre Worst Case Performance. In dieser Arbeit sollen der durch Optimierungen erzielte Performancegewinn und die Auswirkungen der Optimierungen auf die Analysierbarkeit der Worst Case Performance untersucht werden.
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C unter UNIX.
Betreuer:

Darstellung von Resultaten der Worst Case Performanceanalyse

Beschreibung:: Tools zur Ermittlung der Worst Case Performance von Programmen liefern genaue Resultate über die maximale Abarbeitungszeit jeder Instruktion. Bedingt durch Code-Optimierungen durch den Compiler ist jedoch es schwierig, die gewonnene Laufzeitinformation den einzelnen Konstrukten eines Programmes zuzuordnen. In dieser Arbeit soll untersucht werden, in welcher Genauigkeit Information über die Worst Case Performance eines Programmes an den Programmierer weitergegeben werden kann, bzw. wie diese Information geeignet dargestellt werden kann.
Betreuer:

Umfassende Worst Case Programmlaufzeitanalyse

Beschreibung:: Existierende Tools zur Ermittlung der maximalen Abarbeitungszeit von Programmen beschränken ihre Resultate auf Aussagen über die Worst Case Performance. Die maximale Abarbeitungszeit wird aber nicht zu den anderen möglichen Abarbeitungszeiten der Programme in Beziehung gesetzt. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Ansatz zur Ermittlung der Worst Case Performance so zu erweitern, daß er neben der maximalen Abarbeitungszeit auch weitere Informationen über Abarbeitungszeiten liefert.
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C unter UNIX.
Betreuer:

Mapping von Programmsource und Maschinenprogramm

Beschreibung:: Zur Analyse der Laufzeit von Programmen ist es wichtig, genau zu wissen, welche Teile von Programm Source Code und zugehörigem Maschinenprogramm einander entsprechen. In dieser Arbeit soll ein heuristisches Verfahren entwickelt werden, das Teile von Source Code und Maschinen Code, die einander entsprechen, identifiziert. Das Verfahren soll implementiert und getestet, die gesammelten Erfahrungen dokumentiert werden.
Nötige Vorkenntnisse:: ev. Wissen über heuristische Verfahren, Programmierung in C unter UNIX.
Betreuer:

Meßumgebung für Programmlaufzeiten

Beschreibung:: Beim Erstellen von Programmen mit hohen Performanceanforderungen will man die Laufzeiten der Programme bei unterschiedlichen Eingabedaten messen. Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll eine Meßumgebung geschaffen werden, mit der Messung von Programmlaufzeiten unterstützt wird.
Die Meßumgebung soll aus drei Komponenten bestehen: Aus dem Zielcomputer, auf dem die zu untersuchende Software läuft, einem Frequenzzähler zur genauen Zeitmessung, und einem Hostcomputer zur Vorbereitung der Messungen und zur Erfassung der gemessenen Zeiten vom Frequenzzähler. Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll einerseits die Software und Hardware zur Erzeugung von Start- und Stopereignissen für die Zeitmessung und andererseits die Software zur Vorbereitung der Messung und zur Kommunikation zwischen Frequenzzähler und Hostcomputer (unter Unix bzw. Windows/NT) erstellt werden. Die Funktionstüchtigkeit der Testumgebung soll anhand von Zeitmessungen an einer Applikation demonstriert werden.
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C unter Unix bzw. Windows/NT
Betreuer:

FTU Layer

Beschreibung:: Für das Kommunikationsprotokoll TTP sollen die Services eines Fault Tolerance Layers implementiert werden. Entsprechend einer bestehenden Spezifikation soll ein Set von Tasks entworfen werden, das auf einem zeitgesteuerten Betriebssystem läuft und den Datenaustausch zwischen Applikationstasks und einem TTP Kontroller durchführt. Das FTU Layer Task Set soll in Hinblick auf eine spätere VLSI Implementierung entworfen werden. Der Umfang der Arbeit umfaßt den Entwurf und die Implementierung des FTU Layer Task Sets. Anhand einer Beispielapplikation soll die Funktion gezeigt werden.
Aufwand:: 10 Stunden, 1 Student(en)
Nötige Vorkenntnisse:: Echtzeitsysteme, Rechnernetze
Betreuer:

Dietmar Millinger

TTOS Software Fehlertoleranz Mechanismen

Beschreibung:: Für das bestehende, zeitgesteuerte Betriebssystem TTOS sollen Erweiterungen erstellt werden, die software-implementierte Fehlertoleranzmechanismen unterstützen. Dazu soll ein Exception-Handling Mechanismus entworfen und implementiert werden. Der Umfang der Arbeit umfaßt die Planung und die Implementierung des Exception-Handlings, sowie die Dokumentation der bestehenden TTOS Mechanismen.
Aufwand:: Wahlweise 10 oder 20 Stunden, 1 Student(en)
Nötige Vorkenntnisse:: Betriebssysteme (Sysprog), C Programmierung, Assembler (in geringem Ausmaß)
Betreuer:

Dietmar Millinger

Digitale Funkverbindung

Beschreibung:: Für das Monitoring von Echtzeitdaten in einem Rechenknoten eines Echtzeitsystems werden dir Echtzeitdaten über eine digitale Funkstrecke an einen Partnerknoten übertragen. Dieser Partnerknoten ist an eine Workstation angeschlossen. Auf der Workstation sollen die Daten in eine Datei gespeichert werden. Für die Übertragung der Daten über die Funkstrecke muß ein serieller Bitstrom mit einer bestimmten Codierung erzeugt werden. Diese Umwandlung kann mittels eines Kommunikationsmoduls der Motorola CPU MC68360 erfolgen. Alternativ kann ein Kommunikationsmodul mit einem Universal Serial Controller USC verwendet werden. Die Arbeit umfaßt die Erstellung eines Konzeptes für die Funkstrecke, für die Software auf dem Rechenknoten und die Software auf der Workstation, sowie die Implementierung.
Aufwand:: 10 Stunden, 1 Student(en)
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C, Wissen über hardwarenahe Programmierung, Kommunikationssysteme, Echtzeitsysteme.
Betreuer:

Dietmar Millinger

Visualisierung von Echtzeitdaten

Beschreibung:: Echtzeitdaten, die von einem Echtzeitsystem geliefert werden, sollen auf einer Workstation visualisiert werden. Die Echtzeitdaten werden über eine Funkstrecke von einem Modellautomobil an eine Workstation übertragen. Auf der Workstation soll ein interaktives Programm die Daten entsprechend ihrer Semantik dargestellt werden. Die Visualisierungssoftware wird auf der Basis von graphischen Softwarepaketen erstellt. Die Betreuung der Arbeit erfolgt gemeinsam mit dem Computergraphik Institut.
Aufwand:: 10 Stunden, 1 Student(en)
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C, Computergraphik, Echtzeitsysteme.
Betreuer:

D. Millinger, M. Gervautz

Play-By-Wire

Beschreibung:: Am Institut wird ein Demonstrationsmodell entwickelt das die Leistungsfähigkeit eines Kommunikationsprotokolles zeigen soll. Dazu wird ein Modell eines Fahrzeuges gebaut. Das Modell wird mit elektronischen Bremsen und mit elektronischer Lenkung ausgestattet sein, und per Funkfernsteuerung gesteuert werden. Für die Rechenknoten im Modell soll eine entsprechende Software erstellt werden.
Aufwand:: 10 Stunden, 1 Student(en)
Nötige Vorkenntnisse:: Programmierung in C, Kommunikationssysteme, Echtzeitsysteme, Regelungstechnik.
Betreuer:

Dietmar Millinger