Das Entwurfssystem PSL/PSA und seine Erweiterung für Prozeß-Automatisierung

Aufgrund von Fehleranalysen und Erfahrungen bei der Entwicklung großer Software-Systeme hat sich die Einsicht verbreitet, daß eine Erhöhung der Zuverlässigkeit vor allem durch eine Formalisierung und Methodisierung der Spezifikation und des Entwurfs zu erreichen ist. Erst durch formalisierte Beschreibungshilfsmittel wird eine rechnergestützte Software-Entwicklung und -Prüfung ermöglicht. Bisher ist der Anwender bei der Formulierung seiner Anforderungen auf natürliche Sprachen angewiesen. Dies führt häufig zu unvollständigen, mehrdeutigen und sogar widerspruchsvollen Spezifikationen, die dann die Basis für die Software-Entwicklung bilden. Um zu prüfbaren Spezifikations- und Entwurfsbeschreibungen zu gelangen, wurden rechnergestützte Software-Entwicklungssysteme entworfen, die auf einem formalen Systembeschreibungsmodell beruhen. Angestrebt wird ein integriertes Werkzeug von aufeinander abgestimmten Hilfsmitteln zur Überdeckung des gesamten Entwicklungszyklus

Klassifikation und Bewertung von Frameworks für die Entwicklung von Web-Anwendungen

Die Anzahl von Frameworks zur Erstellung von Web-basierten Anwendungen im Umfeld von Java und J2EE ist inzwischen kaum noch zu überschauen. Regelmäßig kommen neue Frameworks hinzu. Dabei unterscheiden sich diese Frameworks nicht nur auf Ebene von Detaileigenschaften, technischen Qualitäten oder Anwendungsschwerpunkten \u96 es werden auch äußerst unterschiedliche Grundkonzepte verwendet. Ziel dieser Arbeit ist es, aufbauend auf diesen unterschiedlichen Grundkonzepten, eine Klassifikation zu entwickeln, in welche sich jedes beliebige Web-Framework einordnen lässt. Danach werden die wichtigsten Frameworks aus dem Open-Source-Bereich vorgestellt und in die zuvor entwickelte Klassifikation eingeordnet. Im anschließenden praktischen Teil wird eine kleine Web-Anwendung prototypisch mit Hilfe ausgewählter Vertreter verschiedener Klassifikationskategorien implementiert, um diese zu vergleichen und zu bewerten. Ziel ist es, Auswahlrichtlinien für die verschiedenen Kategorien von Web-Frameworks abzuleiten und so die Framework-Auswahl zu unterstützen

Partner datenverarbeitender Services

Diese Arbeit untersucht den Einfluss von Daten auf das Verhalten und die Korrektheit eines verteilten Systems. Ein verteiltes System besteht aus mehreren Services. Ein Service ist eine selbständige, plattformunabhängige Einheit, die anderen Services eine bestimmte Funktionalität über eine wohldefinierte Schnittstelle zur Verfügung stellt. In dieser Arbeit betrachten wir die Interaktion von jeweils genau zwei Services miteinander. Zwei Services, die erfolgreich miteinander zusammenarbeiten können, nennen wir Partner. Ein Service heißt bedienbar, wenn er mindestens einen Partner hat. Ziel der Arbeit ist es, zu untersuchen, wann zwei Services Partner sind, und für einen Service zu entscheiden, ob dieser bedienbar ist. Aufgrund der Daten kann der Zustandsraum eines Service sehr groß oder sogar unendlich groß werden. Wir untersuchen zwei Klassen von Services mit unendlich vielen Zuständen. Für diese Klassen stellen wir Algorithmen vor, welche zu einem gegebenen Service einen Partner synthetisieren, falls ein solcher existiert. Auf diese Weise entscheiden wir konstruktiv die Bedienbarkeit eines Service. Weiterhin stellen wir Transformationsregeln für Partner vor und untersuchen, wie viel Speicherplatz ein Partner eines Services mindestens benötigt.This thesis studies the influence of data on the behavior and the correctness of a distributed system. A distributed system consists of several services. A service is a self-contained, platform-independent entity which provides a certain functionality to other services via a well-defined interface.In this thesis, we consider the interaction of exactly two services. Two services that can successfully cooperate with each other are called partners. We call a service controllable, if the service has at least one partner. The goal of this thesis is to study the conditions for which two services are partners and to decide whether a given service is controllable. Due to the data, the state space of a service may be very large or even infinite. We investigate two classes of services with infinitely many states. For these classes, we present algorithms that synthesize a partner of a service, if it exists. This allows us to decide the controllability of a service constructively. Furthermore, we present transformation rules for partners and investigate the minimum amount of memory that a partner of a service needs

Adaptive Verhaltensentscheidung und Bahnplanung für kognitive Automobile

In der vorliegenden Arbeit wird eine biologisch motivierte Verhaltenssteuerung für ein kognitives Automobil vorgestellt, die ein hohes Maß an Rückmeldung liefert und damit die Grundlage für zukünftige Lernverfahren bildet. Weiterhin wird eine universell einsetzbare Bahnplanungskomponente entwickelt. Wesentliches Element des vorgestellten Ansatzes ist die Repräsentation von Fahrintention und Fahrzeugumfeld mit Hilfe von dynamischen Gefahrenkarten

Verhaltensentscheidung für automatisierte Fahrzeuge mittels Arbitrationsgraphen

Automatisiertes Fahren verspricht die Sicherheit, den Komfort und die Effizienz des Straßenverkehrs zu verbessern und hat das Potenzial eine grundlegende Transformation der Mobilität anzustoßen. Neben der Wahrnehmung und Interpretation seines Umfelds muss ein automatisiertes Fahrzeug zuverlässig sichere und zeitlich konsistente Entscheidungen treffen – bspw. ob, wann und wie ein Fahrstreifenwechsel durchgeführt wird. Da es für viele Szenarien bereits spezialisierte Lösungsansätze zur Verhaltensplanung gibt, sollte die Verhaltensentscheidung in der Lage sein, diese sinnvoll miteinander zu kombinieren. Gleichzeitig muss sie robust gegen fehlerhafte Ausgaben oder gar Ausfälle einzelner Verhaltensoptionen sein. Schließlich sollte der Entscheidungsprozess transparent und nachvollziehbar sein, um einen effektiven Entwicklungsprozess zu ermöglichen. Daher wird in dieser Arbeit zunächst eine anwendungsunabhängige Systemarchitektur zur sicheren und robusten Verhaltensentscheidung vorgeschlagen. Diese setzt grundlegende Verhaltensoptionen in einem hierarchischen Arbitrationsgraphen zusammen und sichert dabei die Stellgrößen mittels Verifikation und diversen Rückfallebenen ab. Die jeweiligen Verhaltensbausteine übernehmen dabei die Situationsinterpretation und Verhaltensplanung, während generische Arbitratoren den Entscheidungsprozess realisieren. Anschließend wird diese Architektur auf den Kontext des automatisierten Fahrens angewandt und in Simulation evaluiert. Dabei planen die Verhaltensoptionen einzelne Fahrmanöver und geben diese als Trajektorien aus. Drei Verifikatoren prüfen diese auf Gültigkeit, Realisierbarkeit und Verkehrssicherheit. Stellt sich ein Fahrmanöver bspw. als unsicher heraus, greift die Arbitration auf Alternativoptionen und drei Rückfallebenen zurück, um weiterhin ein sicheres Verhalten zu erzeugen. Die Evaluation zeigt, dass die vorgestellte Methode auch bei hohen Ausfallraten ein sicheres und stabiles Fahrverhalten erzeugt. Die Entkopplung von Situationsinterpretation und Verhaltensentscheidung trägt außerdem zu einer transparenten und nachvollziehbaren Entscheidungsfindung bei. Dank konsequenter Modularität können vielfältige Methoden der Verhaltensplanung effizient und skalierbar miteinander kombiniert werden. Zudem ermöglicht der Bottom-Up Entwurf schnelles Prototyping und eine iterative Weiterentwicklung des Gesamtsystems

Verbesserung der Dateiverarbeitungskette in Betriebssystemen durch Nutzung der Skalierbarkeit moderner Kompressionsverfahren

Motivated by the current challenges in the field of computerized processing of multimedia information, this work contributes to the field of research on data processing and file management within computer systems. It presents novel techniques that enhance existing file- and operating systems by utilizing the scalability of modern media formats. For this purpose, the compression formats JPEG 2000 and H.264 SVC will be presented with a focus on how they achieve scalability. An analysis of the limiting hard- and software components in a computer system for the application area is presented. In particular, the restrictions of the utilized storage-devices, data interfaces and file systems are laid out and workarounds to compensate the performance bottlenecks are depicted. According to the observation that compensating the defiles requires extra efforts, new solution statements utilizing scalable media are derived and examined, subsequently. The present work reveals new concepts for managing scalable media files comprising a new rights management as well as a use-case-optimized storage technique. The rights management allows for granting access to certain parts of a file by which the scalability of the media files can be exploited in a way that users get access to various variants depending on their access rights. The use-case-optimized storage technique increases the throughput of hard disk drives when the subsequent access pattern to the media content is known a-priori. In addition, enhancements for existing data workflows are proposed by taking advantage of scalable media. Based on the Substitution Strategy, where missing data from a scalable file is compensated, a real-time capable procedure for reading files is shown. Using this strategy, image-sequences comprising a video can be shown at a given frame rate without interruptions caused by insufficient throughput of the storage device or low-speed interfaces used to connect the storage device. Adapted caching-strategies facilitate an increase of images residing in cache compared to non-scalable-variants. Additionally, a concept called Parameterizable File-Access is introduced which allows users to request a certain variant of a scalable file directly from the file system by adding side-information to a virtual file name.Motiviert durch die aktuellen Herausforderungen im Bereich der computergestützten Bearbeitung vom Multimediadaten, leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum Forschungsgebiet der Datenverarbeitung und Dateiverwaltung innerhalb von Computersystemen durch neuartige Verfahren zur Nutzung skalierbarer Medien unter Verwendung vorhandener Datei- und Betriebssysteme. Hierzu werden die Kompressionsformate JPEG 2000 und H.264 SVC vorgestellt und gezeigt, wie die Eigenschaft der Skalierbarkeit innerhalb der verschiedenen Verfahren erreicht wird. Es folgt eine Analyse der limitierenden Hard- und Softwarekomponenten in einem Computersystem für das o.g. Einsatzgebiet. Ausgehend vom hohen Aufwand zur Kompensation der Leistungsengpässe werden anschließend neue Lösungsansätze unter Nutzung skalierbarer Medienformate abgeleitet, die nachfolgend untersucht werden. Die vorliegende Arbeit zeigt hierzu neue Konzepte zur Verwaltung skalierbarer Mediendaten, die durch ein neues Rechtemanagement sowie durch eine speicheradaptive Ablagestrategie abgedeckt werden. Das Rechtemanagement erlaubt die Vergabe von Zugriffsrechten auf verschiedene Abschnitte einer Datei, wodurch die Skalierbarkeit der Medien derart abgebildet werden kann, dass verschiedene Benutzer unterschiedliche Varianten einer Datei angezeigt bekommen. Die speicheradaptive Ablagestrategie erreicht Durchsatzsteigerungen der verwendeten Datenträger, wenn das spätere Zugriffsverhalten auf die gespeicherten Medien vorab bekannt ist. Weiter werden Verbesserungen der Verarbeitungsabläufe unter Ausnutzung skalierbarer Medien gezeigt. Auf Basis der entwickelten Substitutionsmethode zur Kompensation fehlender Daten einer skalierbaren Datei wird eine echtzeitfähige Einlesestrategie vorgestellt, die unzureichende Durchsatzraten von Speichermedien bzw. langsamen Schnittstellen derart kompensieren kann, dass eine unterbrechungsfreie Ausspielung von Bildsequenzen bei einer vorgegebenen Bildwiederholrate gewährleistet werden kann. Angepasste Cache-Strategien ermöglichen eine Steigerung der im Cache vorhaltbaren Einzelbilder im Vergleich zu nicht skalierbaren Varianten. Darüber hinaus wird das Konzept eines parametrisierbaren Dateiaufrufes eingeführt, wodurch mittels Zusatzinformationen im virtuellen Dateinamen eine gewünschte Variante einer skalierbaren Datei vom Datenspeicher angefragt werden kann

Verbesserung der Dateiverarbeitungskette in Betriebssystemen durch Nutzung der Skalierbarkeit moderner Kompressionsverfahren

Motivated by the current challenges in the field of computerized processing of multimedia information, this work contributes to the field of research on data processing and file management within computer systems. It presents novel techniques that enhance existing file- and operating systems by utilizing the scalability of modern media formats. For this purpose, the compression formats JPEG 2000 and H.264 SVC will be presented with a focus on how they achieve scalability. An analysis of the limiting hard- and software components in a computer system for the application area is presented. In particular, the restrictions of the utilized storage-devices, data interfaces and file systems are laid out and workarounds to compensate the performance bottlenecks are depicted. According to the observation that compensating the defiles requires extra efforts, new solution statements utilizing scalable media are derived and examined, subsequently. The present work reveals new concepts for managing scalable media files comprising a new rights management as well as a use-case-optimized storage technique. The rights management allows for granting access to certain parts of a file by which the scalability of the media files can be exploited in a way that users get access to various variants depending on their access rights. The use-case-optimized storage technique increases the throughput of hard disk drives when the subsequent access pattern to the media content is known a-priori. In addition, enhancements for existing data workflows are proposed by taking advantage of scalable media. Based on the Substitution Strategy, where missing data from a scalable file is compensated, a real-time capable procedure for reading files is shown. Using this strategy, image-sequences comprising a video can be shown at a given frame rate without interruptions caused by insufficient throughput of the storage device or low-speed interfaces used to connect the storage device. Adapted caching-strategies facilitate an increase of images residing in cache compared to non-scalable-variants. Additionally, a concept called Parameterizable File-Access is introduced which allows users to request a certain variant of a scalable file directly from the file system by adding side-information to a virtual file name.Motiviert durch die aktuellen Herausforderungen im Bereich der computergestützten Bearbeitung vom Multimediadaten, leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum Forschungsgebiet der Datenverarbeitung und Dateiverwaltung innerhalb von Computersystemen durch neuartige Verfahren zur Nutzung skalierbarer Medien unter Verwendung vorhandener Datei- und Betriebssysteme. Hierzu werden die Kompressionsformate JPEG 2000 und H.264 SVC vorgestellt und gezeigt, wie die Eigenschaft der Skalierbarkeit innerhalb der verschiedenen Verfahren erreicht wird. Es folgt eine Analyse der limitierenden Hard- und Softwarekomponenten in einem Computersystem für das o.g. Einsatzgebiet. Ausgehend vom hohen Aufwand zur Kompensation der Leistungsengpässe werden anschließend neue Lösungsansätze unter Nutzung skalierbarer Medienformate abgeleitet, die nachfolgend untersucht werden. Die vorliegende Arbeit zeigt hierzu neue Konzepte zur Verwaltung skalierbarer Mediendaten, die durch ein neues Rechtemanagement sowie durch eine speicheradaptive Ablagestrategie abgedeckt werden. Das Rechtemanagement erlaubt die Vergabe von Zugriffsrechten auf verschiedene Abschnitte einer Datei, wodurch die Skalierbarkeit der Medien derart abgebildet werden kann, dass verschiedene Benutzer unterschiedliche Varianten einer Datei angezeigt bekommen. Die speicheradaptive Ablagestrategie erreicht Durchsatzsteigerungen der verwendeten Datenträger, wenn das spätere Zugriffsverhalten auf die gespeicherten Medien vorab bekannt ist. Weiter werden Verbesserungen der Verarbeitungsabläufe unter Ausnutzung skalierbarer Medien gezeigt. Auf Basis der entwickelten Substitutionsmethode zur Kompensation fehlender Daten einer skalierbaren Datei wird eine echtzeitfähige Einlesestrategie vorgestellt, die unzureichende Durchsatzraten von Speichermedien bzw. langsamen Schnittstellen derart kompensieren kann, dass eine unterbrechungsfreie Ausspielung von Bildsequenzen bei einer vorgegebenen Bildwiederholrate gewährleistet werden kann. Angepasste Cache-Strategien ermöglichen eine Steigerung der im Cache vorhaltbaren Einzelbilder im Vergleich zu nicht skalierbaren Varianten. Darüber hinaus wird das Konzept eines parametrisierbaren Dateiaufrufes eingeführt, wodurch mittels Zusatzinformationen im virtuellen Dateinamen eine gewünschte Variante einer skalierbaren Datei vom Datenspeicher angefragt werden kann