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Kostenmodellierung mit SystemC/System-AMS
In diesem Beitrag wird eine Methode zur Beschreibung von Kostenfaktoren und deren Verknüpfung
über Hierarchiegrenzen hinweg dargestellt. Sie eignet sich sowohl für rein digitale Systeme mit Softwareanteilen
als auch für gemischt analog/digitale Systeme. Damit ist sie im Hardware-Software Codesign
und im Analog-Digital Codesign zum Vergleich verschiedener Systemkompositionen anwendbar.
Die Implementierung mit C++ ermöglicht neben einer Nutzung mit digitalem SystemC auch den Einsatz
mit der analogen SystemC-Erweiterung SystemC-AMS und vereinfacht die Nutzung gegenüber
einer vorhandenen VHDL-Implementierung. Als Anwendungsbeispiel fungieren Komponenten eines
Systems zur Inertialnavigation
Nodale Spektralelemente und unstrukturierte Gitter - Methodische Aspekte und effiziente Algorithmen
Die Dissertation behandelt methodische und algorithmische Aspekte der Spektralelementemethode zur räumlichen Diskretisierung partieller Differentialgleichungen. Die Weiterentwicklung einer symmetriebasierten Faktorisierung ermöglicht effiziente Operatoren für Tetraederelemente. Auf Grundlage einer umfassenden Leistungsanalyse werden Engpässe in der Implementierung der Operatoren identifiziert und durch algorithmische Modifikationen der Methode eliminiert
Zertifizierbarer Entwicklungsprozess für komplexe Informationsverarbeitungssysteme in der Wägetechnik
The dissertation is about principles, methods and techniques during the
systematic development of embedded systems in the domain of measurement
techniques. The considered domain contains fields of application with
challenging and specific requirements of the information processing system.
E.g. the dynamic weighing systems need solutions with very high resolution
and lowest achievable measurement uncertainty in order to perform
high-speed-measurements in a mechanically disturbed environment. In
particular, the abilities for official calibration and metrologic
reliability are considered. The complex and high-performance functions are
required to guarantee measurement results. FPGA-based systems are used for
the implementation of these functions.The especially designed certifiable
development process (ZEfIRA) provides a procedural method for the
development of complex embedded systems. The metrologic reliability, the
legal requirements like calibratability, the validation and the
verification are included as a general criteria in the entire development
process. ZEfIRA is based on the 3W-model and is designed in an evolutionary
manner. This process starts with the analysis of a predecessor system
followed by the model-based development of a prototype, which leads into an
optimized and application-specific product solution.The study emphasizes
the influence of challenging requirements on the measurement system. It
will be presented, how these can be integrated into the modelling level
during the design and the implementation on a FPGA-based target platform.
The stages of the functional and technical design of the system are
analysed, whereas the realization of the partitions “FPGA logic” and “FPGA
softcore solutions” are discussed in detail.Based on the preliminary design
of the information processing in an electromagnetic force compensation
(EMC) scale, the applicability of the process ZEfIRA and its developed
methods and principles are proved. On the one hand, the optimal
system-specific algorithms of signal processing, control and safety and on
the other hand whose technical implementation are essential. This was
realized with different performance parameters. In addition, the prototype
allows the possible comprehensive analysis for embedding system. In the
conclusion, the performance of ZEfIRA based on the prototype development is
evaluated.Die Dissertation befasst sich mit Prinzipien, Methoden und Techniken der
systematischen Entwicklung von komplexen Eingebetteten Systemen. Die
betrachtete Domäne besitzt Anwendungsbereiche mit anspruchsvollen und
besonderen Anforderungen an die Informationsverarbeitung. In der
dynamischen Wägetechnik sind z.B. Lösungen mit sehr hohen Auflösungen und
kleiner Messunsicherheit bei schnellen Messungen in einem mechanisch
gestörten Umfeld notwendig. Die Anforderungen an die Eichfähigkeit und die
Metrologische Sicherheit sind Besonderheiten. Es werden komplexe und
hochleistungsfähige Funktionen zur Erzeugung der Messergebnisse verlangt.
In der Arbeit werden dafür vorwiegend FPGA-basierte Eingebettete Systeme
verwendet. Der entworfene zertifizierbare Prozess (ZEfIRA) bietet eine
Vorgehensweise für die Entwicklung von Eingebetteten Systemen. Die
Metrologische Sicherheit, die Eichfähigkeit, die Validier- und der
Verifizierbarkeit werden als Kriterien im gesamten Entwurfsprozess
berücksichtigt. ZEfIRA basiert auf einem 3W-Modell und ist evolutionär
angelegt. Innerhalb des Prozesses werden die Analyse eines eventuellen
Vorläufersystems sowie die modellbasierte prototypische Entwicklung bis hin
zu einer produzierbaren Lösung (Produkt) durchgeführt. Die Arbeit
verdeutlicht den großen Einfluss der spezifischen Anforderungen an das
Messsystem. Es wird gezeigt, wie diese bereits zu der Entwurfszeit auf
Modellebene und im Weiteren bei der Implementierung in einer FPGA-basierten
Zielplattform berücksichtigt werden. Es werden verschiedene Schritte des
funktionalen und technischen Systementwurfs untersucht und ausführlich die
Realisierungspartitionen „FPGA-Logik“ und „FPGA-Softcore-Lösungen“
betrachtet. Als Beispiel zum Nachweis der Anwendbarkeit des Prozesses
ZEfIRA dient die prototypische Entwicklung des
Informationsverarbeitungssystems einer elektromagnetischen
Kraftkompensationswaage (EMKW). Ausschlaggebend sind die optimal an das
Gesamtsystem angepassten Signalverarbeitungs-, Regelungs- und
Sicherheitsalgorithmen und deren technische Umsetzung. Dieses wurde mit
verschiedenen Leistungsparametern, wie z.B. Latenz,
Verarbeitungskomplexität und Genauigkeit realisiert. Ergänzend ermöglicht
der Prototyp umfassende Analysemöglichkeiten für das Messsystem. Die
abschließende Wertung ist eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit von
ZEfIRA auf Basis dieser prototypischen Entwicklung
RESH. Rechnernetze als Supercomputer und Hochleistungsdatenbanken. Zwischenbericht Oktober 1998
Dieser Zwischenbericht stellt die Ergebnisse der Forschergruppe
RESH im Zusammenhang dar, die in den ersten neun Monaten der
Projektlaufzeit erarbeitet wurden. Dargestellt werden die
Ergebnisse der einzelnen Teilprojekte sowie Ausblicke auf
geplante weitere Arbeitseinheiten.
Am 6. Oktober 1998 wurden diese Zwischenergebnisse in
Kurzvorträgen vorgestellt, um die Aktivitäten der einzelnen
Teilprojekte besser auf einander abzustimmen. Ebenfalls im
Bericht enthalten sind die Poster, mit denen die Forschergruppe
RESH anläßlich des Tags der Informatik am 6. November 1998 ihre
Arbeit der interessierten Öffentlichkeit vorstellte
Neues Konzept für ein modulares Robotersystem zur automatischen Untersuchung von Zebrabärblingen in Hochdurchsatzverfahren
Es wird ein neues Konzept für die automatische Durchführung von Hochdurchsatzuntersuchungen mit Zebrabärblingen beschrieben. Kern des Konzepts ist ein modularer Grundroboter, der durch Funktionsmodule für die Bearbeitung verschiedener biologischer Fragestellung ergänzt wird. Mit den entwickelten Robotern werden bisher manuell erledigte Handhabungs- und Bildakquiseschritte automatisiert. Ein spezielles Transportsystem verbindet die Einzelroboter zu einer automatischen Gesamtprozesskette
Hochleistungs-Transaktionssysteme: Konzepte und Entwicklungen moderner Datenbankarchitekturen
Das Buch richtet sich an Informatiker in Studium, Lehre, Forschung und Entwicklung,
die an neueren Entwicklungen im Bereich von Transaktions- und Datenbanksystemen
interessiert sind. Es entspricht einer überarbeiteten Version meiner
im Februar 1993 vom Fachbereich Informatik der Universität Kaiserslautern
angenommenen Habilitationsschrift. Neben der Präsentation neuer Forschungsergebnisse
erfolgen eine breite Einführung in die Thematik sowie überblicksartige
Behandlung verschiedener Realisierungsansätze, wobei auf eine möglichst allgemeinverständliche
Darstellung Wert gelegt wurde. Der Text wurde durchgehend
mit Marginalien versehen, welche den Aufbau der Kapitel zusätzlich verdeutlichen
und eine schnelle Lokalisierung bestimmter Inhalte unterstützen sollen
Entwicklung und Gegenüberstellung von Methoden zur automatisierten Verifikation von ausführbaren Systemspezifikationen
Für die Entwicklung komplexer eingebetteter Systeme werden Techniken
eingesetzt, die eine frühe Validierung der zu entwickelnden Systeme in
Bezug auf funktionale Aspekte ermöglichen. Diese Techniken greifen in der
Regel auf ausführbare Spezifikationsmodelle zurück. Eingebettete Systeme
stellen meist auch Echtzeitsysteme dar. Dabei sind funktionale
Anforderungen in der Regel zeitvariant, also zustandsabhängig und besitzen
zeitliche Randbedingungen, so dass zeitliche und funktionale Aspekte
gemeinsam betrachtet werden müssen. Für die Modellierung solcher
ausführbaren Spezifikationen ist der Discrete-Event Formalismus besonders
geeignet, da er eine vergleichsweise abstrakte parametrisierbare
Beschreibung, unabhängig von Implementierungsdetails, ermöglicht. Für den
systematischen Einsatz solcher Discrete-Event Modelle als ausführbare
Spezifikationen, werden Methoden und Techniken zur Verifikation benötigt,
um eine möglichst frühe Fehlererkennung bei der Systementwicklung zu
ermöglichen.Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung und Gegenüberstellung
von Methoden, die eine automatisierte Verifikation zeitbeschränkter
funktionaler Eigenschaften in ausführbaren Spezifikation ermöglichen.
Solche Methoden stehen für komplexe Multi-Domänen Modelle, wie sie in der
Arbeit betrachtet werden, noch nicht zur Verfügung. Bei den Betrachtungen
werden insbesondere die Spezifika der zugrunde liegenden Modelle und
Eigenschaften sowie die möglichst automatisierte Anwendbarkeit der
Verifikationsmethoden berücksichtigt.Ausgehend von grundlegenden Erwägungen
werden zwei Anwendungsszenarien entwickelt, wobei im ersten Fall die
vollständige formale Verifikation im Vordergrund steht und im zweiten Fall
eine dynamische Überprüfung der Eigenschaften während der szenariobasierten
Simulation favorisiert wird. Für die formale Verifikation wird ein
Transformation-basierter Ansatz entwickelt, der eine Transformation des
Verifikationsproblems in eine mathematische Beschreibung realisiert. Für
die dynamische Überprüfung der Eigenschaften wird ein Assertion-basierter
Ansatz benutzt, bei dem die geforderten Eigenschaften als temporallogische
Formeln notiert werden. Es werden zur Prüfung der Eigenschaften
unterschiedliche Techniken zur algorithmischen Auswertung bzw. zur
symbolischen Cosimulation entwickelt.Beide Ansätze sind prototypisch für
die Entwicklungsumgebung MLDesigner realisiert worden. Ausgehend von den
Ergebnissen der Validierung werden Abschätzungen für das weitere Potential
der Ansätze abgeleitet. Abschließend werden die Ansätze vergleichend
gegenübergestellt und bewertet
Dynamische Reallokation von spektralen Ressourcen in einem hierarchischen Auktionssystem
Zur Erhöhung der Nutzungseffizienz im Bereich des Spektrums für Mobilkommunikation wird ein Ansatz des Sekundärmarktes für Mobilfunklizenzen vorgestellt. In einem hierarchisch abgestuften System vermieten Mobilfunkanbieter die ihnen zugeteilten Lizenzen auf Basis von Auktionen untereinander. Die Arbeit stellt ein mögliches System vor und zeigt die Wirksamkeit analytisch und simualativ
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