Komponentenbasierte Softwareentwicklung für datenflußorientierte eingebettete Systeme

Diese Dissertation beschäftigt sich mit den Problemen bei der Entwicklung von effizienter und zuverlässiger Software für eingebettete Systeme. Eingebettete Systeme sind inhärent nebenläufig, was mit einen Grund für ihre hohe Entwurfskomplexität darstellt. Aus dieser Nebenläufigkeit resultiert ein hoher Grad an Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten. Eine wichtige Forderung zur Vereinfachung des Entwurfsprozesses besteht in der getrennten Modellierung von Kommunikationsprotokollen und eigentlichen Verarbeitungsalgorithmen. Daraus resultiert eine höhere Wiederverwendbarkeit bei sich ändernden Kommunikationsstrukturen. Die Grundlage für die sogenannten Datenflußsprachen bildet eine einfache von Gilles Kahn konzipierte Sprache für Parallelverarbeitung. In dieser Sprache besteht ein System aus einer Menge sequentieller Prozesse (Komponenten), die über Fifokanäle miteinander kommunizieren. Ein Prozess ist rechenbereit, wenn seine Eingangsfifos mit entsprechenden Daten gefüllt sind. Übertragen werden physikalische Signale, die als Ströme bezeichnet werden. Ströme sind Folgen von Werten ohne explizite Zeitangaben. Das Einsatzgebiet von Datenflußsprachen liegt in der Entwicklung von Programmen zur Bild- und Signalverarbeitung, typischen Aufgaben in eingebetteten Systemen. Die Programmierung erfolgt visuell, wobei man Icons als Repräsentanten parametrisierbarer Komponenten aus einer Bibliothek auswählt und mittels Kanten (Fifos) verbindet. Ein im allgemeinen dynamischer Scheduler überwacht die Ausführung des fertiggestellten Anwendungsprogramms. Diese Arbeit schlägt ein universelleres Modell physikalischer Signale vor. Dabei werden zwei Ziele verfolgt: 1. Effiziente Kommunikation zwischen den Komponenten 2. Entwurfsbegleitende Überprüfung von Programmeigenschaften unter Verwendung komplexerer Komponentenmodelle Zur Effizienzsteigerung werden nur relevante Werte innerhalb von Strömen übertragen. Dies erhöht zwar den Mehraufwand zur Kennzeichnung des Aufbaus eines Teilstroms, in praktischen Anwendungen ist die hier vorgestellte Methode jedoch effizienter. Die Einführung neuer Signalmerkmale erlaubt unterschiedlichste Überprüfungen der Einhaltung von Typregeln durch die Eingangs- und Ausgangsströme einer Komponente. Anstelle einfacher Schaltregeln werden aufwendigere Kommunikationsprotokolle für die verschiedenen Arten von Komponenten eingeführt. Fifomaten (Fifo-Automaten) dienen als formale Grundlage. Mittels eines dezidierten Model-Checking-Verfahrens wird das Zusammenspiel der Fifomaten daraufhin untersucht, ob ein zyklischer Schedule existiert. Die Existenz eines solchen zyklischen Schedules schließt Speicherüberlauf und Deadlocks aus und garantiert darüber hinaus, daß das Programm nach endlicher Zeit wieder in die Ausgangssituation zurückfindet. Da im allgemeinen die Datenflußprogramme turingäquivalent sind, kann es allerdings zyklische Schedules geben, die das Verfahren nicht entdeckt. Mit der hier vorgestellten und implementierten Methode wird die Entwicklungszeit korrekter Datenflußprogramme deutlich reduziert. Das neue Modell physikalischer Signale macht zudem die Ausführung effizienter

Timed petri-nets and FastAsy

Die Arbeit führt eine spezielle Klasse von zeitbeschrifteten Petri-Netzen mit Read-Arcs ein. Wir stellen darauf basierend einen Effizienzbegriff vor und verwenden ein Testing-Szenario, um zu einer Charakterisierung des Begriffs zu gelangen. Wir zeigen weiter eine Methode auf, zeitbehaftete Erreichbarkeitsgraphen effizient zu speichern. Die Ausdrucksmächtigkeit verschiedener Untertypen der Netze werden untersucht. Zuletzt stellen wir unsere Software FastAsy vor, die automatisiert die Effizienz solcher Netze vergleichen kann.This work introduces a special class of timed petri-nets with read-arcs. Based on this, we present a notion of efficiency and then use a testing scenario to provide a means of characterization. Furthermore we show a method for efficient storage of timed reachability graphs. The expressiveness of different subtypes of our nets is discussed. Last we present our software FastAsy which can automatically compare the efficiency of such nets

Vorhersage und Wahrnehmung deutscher Betonungsmuster

Motivation für die Arbeit war die Beobachtung, daß sich phonologische Theorien zur Vorhersage von Betonungsmustern meist auf zweifelhafte, introspektiv gewonnene Daten verlassen und lediglich anhand kleiner Sprachfragmente überprüft werden. Um diesem Defizit phonologischer Modell- und Theoriebildungen entgegenzutreten, wurde eine Evaluationsmethode entwickelt und angewendet, die eine formale Darstellung und Implementierbarkeit/Implementierung berücksichtigt und die automatischen Vorhersagen anhand größerer, objektiv etikettierter Datensätze überprüft. Die zentralen Erkenntnisse der Arbeit sind die folgenden: - Syntaktische Phrasierung spielt nur eine geringe Rolle für die Betonungszuweisung auf Äußerungsebene. - Mit Hilfe der Wortklasseninformation, die über eine einfache Differenzierung in Inhalts- und Funktionswörter hinausgeht, läßt sich die Prominenz auf Äußerungsebene gut vorhersagen. - Die Auftretenshäufigkeit eines Wortes in der deutschen Sprache steht in keinem direkten Zusammenhang zu seiner Betonungsstärke. - Deakzentuierung spielt auf der Äußerungsebene, aber auch bei wortintern provozierten Akzentzusammenstößen nur eine marginale Rolle im Deutschen. - Lange Folgen unbetonter Silben, die insbesondere bei langen Wörtern auftauchen, werden im Deutschen vermieden. - Das Silbengewicht spielt im Deutschen eine herausragende Rolle bei der Plazierung der Wortbetonung: Sofern die letzte Silbe signifikant schwerer ist als die vorletzte, fällt die Wortbetonung an den rechten Wortrand. Die Silbengewichtshierarchie muß allerdings erweitert werden, um alle Wortbetonungsphänomene erklären zu können. - Ist die finale Silbe leicht, so fällt die Betonung i.d.R. auf die dem rechten Wortrand am nächsten stehende betonbare Silbe. - Bei der Betonung von Eigennamen im Deutschen ist der Einfluß des Silbengewichts wesentlich weniger stark als bei der Betonung von Nicht-Eigennamen. Daher mußte hierfür ein separates Regelwerk entwickelt werden. Alle Erkenntnisse wurden formal notiert, so daß ihrer Integration in Grammatikformalismen sowie sprachtechnologischen Anwendungen nichts im Wege steht. Abschließend wurde gezeigt, daß die aus den Evaluationen gewonnenen Erkenntnisse sich auch in den nicht-generativ geprägten Formalismus der Optimalitätstheorie einbinden lassen.Motivation for this thesis was the insight that phonological theories tend to be built upon questionable, often intuitively gained data. Besides, their predictive power is often tested on fragments of the language in question. To overcome this deficit of phonological theory-building, an evaluation method was developed and applied that relies on a formal representation and implementation of the rules and furthermore tests its predictions on large, objectively gathered data sets. The central insights of the thesis are the following ones: - syntactic phrasing only plays a minor role in German stress assignment on utterance level - a fine-grained word class analysis helps to predict prominence on utterance level - Frequency of occurrence of a specific word is no direct indicator of prominence in German - Deaccentuation and stress shift, even in word-internal stress clash environments, only plays a marginal role in German - Long sequences of unstressed syllables are prevented - Syllable weight plays a major role in word-level stress placement: if the final syllable is significantly heavier than the penultimate one, stress falls onto the last syllable. Syllable weight hierarchy needed to be extended in order to explain all phenomena. - If the final syllable of a word is light, stress usually falls on the stressable syllable closed the the right edge of the word. - Syllable weight influence is less strong in stress assignment to proper names in German. All results were formalised in order to enable their integration into speech technological applications and frameworks of computational linguistics. Finally, the results were integrated in a formalism based on optimality theoretic assumptions