Bericht zum Seminar über Elektro-CAD (Sommersemester 2000)

Die rechnergestützte Produktentwicklung erfolgt heutzutage in einem interdisziplinären Arbeitsprozeß, innerhalb dessen Experten verschiedener Ingenieurbereiche und Branchen ihr Fachwissen und Können mittels modernster Software-Werkzeuge in sogenannte Produktmodelle einbringen. Derartige Produktmodelle verkörpern die informationstechnische Datenbasis eines zu entwickelnden bzw. zu fertigenden Produktes und sind zur Gestaltung eines effizienten Produktentwicklungsprozesses mittlerweile obligatorisch. Eine der Schlüsseltechnologien der rechnergestützten Produktentwicklung ist der Bereich des Computer Aided Design, kurz CAD, innerhalb dessen die konstruktive Modellierung des Konstruktionsobjektes erfolgt. Während die CAD-Technologie in den Anwendungsbereichen Mechanik bzw. Maschinenbau bereits seit vielen Jahren etabliert ist - und heute einen immens hohen Entwicklungsstand aufweist - befindet sich die Entwicklung von effizienten Werkzeugen zur rechnergestützten Konstruktion elektrotechnischer bzw. elektromechanischer Produkte auf einem weitaus niedrigeren technologischen Niveau. Die Gründe hierfür mögen zum Teil historisch bedingt sein, denn die Entwicklung von Elektro-CAD-Werkzeugen (E-CAD) hat erst rund zwanzig Jahre nach der Entwicklung von Mechanik-CAD-Werkzeugen (M-CAD) eingesetzt, da schlichtweg bis dato kaum Bedarf an solchen Werkzeugen für die Elektrokonstruktion bestand. Ferner unterscheiden sich Maschinenbau und Elektrotechnik in bezug auf Aufbau und Darstellung von CAD-Modellen stark voneinander, so daß die für den M-CAD-Bereich entwickelten Werkzeuge nicht ohne weiteres für die Verwendung im E-CAD-Umfeld angepaßt werden konnten. Seit Mitte der Neunziger Jahre beschäftigen sich zahlreiche Wissenschaftler, E-CAD-Anwender und Systementwickler verstärkt mit der Entwicklung einer neuen (dritten) Elektro-CAD- Systemgeneration, welche den zukünftigen Anforderungen an ein modernes Electrical Engineering gerecht werden soll

Kommunikationstechnische Optimierung eines energieautarken funkbasierten Sensorkonzepts

In this bachelor thesis, an existing wireless sensor concept was examined with regard to software optimization possibilities. First, the application possibilities of such sensor systems in the existing maintenance strategies were described. Subsequently, an analysis of the previous sensor concept was carried out, on the basis of which an alternative concept to communication optimisation was realised with the existing hardware. By replacing the previously used application protocol HTTP with the lightweight MQTT, an alternative sensor concept was created. In addition, a measurement concept was developed to determine the transmission time, which allows a comparison with the existing sensor concept. It was thus possible to evaluate the extent to which the objective had been achieved

Das FPGA-Entwicklungssystem CHDL

In dieser Arbeit wurde das Konzept der C++-basierten Hardwarebeschreibung für Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) weiterentwickelt und optimiert. Ergebnis ist ein homogenes System, das eine deutlich verbesserte Unterstützung für FPGA-Koprozessoren bietet als bisher verfügbare Werkzeuge: Das FPGA-Entwicklungssystem CHDL. CHDL integriert mehrere parallel einsetzbare Beschreibungsebenen von der detaillierten strukturellen Spezifikation über Zustandsmaschinen bis hin zur Hochsprachenbeschreibung. Die Simulation kann durch Nachbilden der Hardwareumgebung mittels C++-Funktionen das gesamte zu untersuchende System umfassen. Auch die Softwarekomponente des FPGA-Koprozessors ist in die Simulation einbezogen. Zusätzlich wird die Anwendung moderner Debugging-Verfahren wie Readback und partielle Rekonfiguration unterstützt. Die Ausgabe der Netzlisten erfolgt direkt im XNF- oder EDIF-Format. Beim Einsatz von CHDL muß der Entwickler nur eine einzige Sprache beherrschen, um Anwendungen für FPGA-Koprozessoren zu implementieren: C++. Ein handelsüblicher C++-Kompiler sowie die Place&Route-Software des FPGA-Herstellers reichen aus, um mit CHDL FPGA-Anwendungen zu entwickeln. Es werden keine weiteren Werkzeuge benötigt, insbesondere keine VHDL-Kompiler

Grundlagen des Autonomen Rechnens

Das vegetative Nervensystem (engl. autonomous nervous system) des Menschen kann das, wovon in der IT-Industrie noch geträumt wird. Abhängig von der aktuellen Umgebung und Tätigkeit reguliert das vegetative Nervensystem mandatorische Körperfunktionen wie Herzfrequenz und Atmung. Reflexe, die dem Selbstschutz dienen, werden automatisch ausgelöst. Verletzungen heilen von selbst, ohne dass man seine normalen Tätigkeiten dafür unterbrechen müsste. Im Rahmen des Seminars „Autonomic Computing“ im Sommersemester 2003 am Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation der Universität Karlsruhe wurden Grundlagen dieses Autonomen Rechnens besprochen. Als Basis für Selbstkonfiguration und Selbstoptimierung werden in „Kontextbewusstsein: Ein Überblick“ Techniken zur Erfassung des physischen und sozialen Kontexts einer Anwendung erläutert. Die dienstorientierte Architektur und konkrete Implementierungen wie z.B. UPnP, Jini oder Bluetooth werden in „Aktuelle Technologien zur Realisierung dienstorientierter Architekturen“ behandelt. Die Arbeit „Service- Orientierung und das Semantic Web“ beschreibt, wie Semantic Web Technologien zur Beschreibung von Web Services verwendet werden können mit dem Ziel der automatischen Dienstfindung. Danach wird der Begriff „Selbstbewusstsein“ in bezug auf Software anhand zweier komplementärer Forschungsprojekte definiert. Technologien zur Überwachung des Laufzeitverhaltens von Rechnersystemen mit dem Ziel der selbstständigen Optimierung sind Gegenstand der Arbeit „Selbst-Überwachung und Selbst-Optimierung“. Der Artikel „Selbst-Schutz“ fasst die Sicherheitsanforderungen zusammen, die an ein autonomes Computersystem gestellt werden müssen und die Techniken, um solche Anforderungen zu erfüllen. Ansätze aus dem Bereich wiederherstellungsorientiertes- und fehlertolerantes Rechnen werden in „Selbst-Heilung“, „ROC – Recovery Oriented Computing“ und „Recovery Oriented Computing: Modularisierung und Redundanz“ vorgestellt. Alle Ausarbeitungen und Präsentationen sind auch elektronisch auf der diesem Band beiliegenden CD oder unter www.autonomic-computing.org verfügbar

Ein Konzept zur Überwachung und Mißbrauchserkennung bei Grid-Proxy-Credentials

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