Freie Vortragsthemen im SS2012

(1)           The worst-case execution time for hard real-time systems

Hard real-time systems must guarantee that certain timing properties are never violated. Therefore the determination of upper bounds on execution times, commonly called worst-case execution times (WCETs), is a necessary step in the development and validation process for hard real-time systems. This problem is hard if the underlying processor architecture has components, such as caches, pipelines, branch prediction, and other speculative components. The article referenced below describes different approaches to this problem and surveys several commercially available tools and research prototypes. 

In this seminar, the principles underlying WCET analysis are presented. Out of the ten tools described in the survey, the following three are investigated and compared: aiT (AbsInt), SWEET (Mälardalen University) and RapiTime (Rapita). 

The discussions and the presentation will be in English. 

Literatur: 

-        Reinhard Wilhelm, et. al.: The worst-case execution time problem - overview of methods and survey of tools. Trans. on Embedded Computing Sys., 7(3):1-53, 2008. 

Betreuer: Sophie Quinton, quinton(at)ida.ing.tu-bs.de

 

(5)           The trend of image data compression

Today the compression of images is based on the transform coding or prediction based method. This seminar should give an overview and comparison of transform coding based algorithms vs. prediction based algorithms, using the example of existing and upcoming CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems) standards. 

Der Vortrag erfolgt in deutscher oder bevorzugt in englischer Sprache. 

Betreuer: Li Li, li(at)ida.ing.tu-bs.de

 

(6)           Overview of ECSS Standards 

The European Cooperation for Space Standardization (ECSS) is an initiative established to develop a coherent, single set of user-friendly standards for use in all European space activities. This seminar should give an overview of ECSS Standards, including documentation architecture with the three branches Project Management, Product Assurance and Engineering. 

Der Vortrag erfolgt in deutscher oder bevorzugt in englischer Sprache. 

Betreuer: Gang Zhou, gang(at)ida.ing.tu-bs.de

 

 

(10)        Energiebedarf von Gebäudeautomatisierungssystemen

Aktuelle Systeme zur Gebäudeautomatisierung legen in der Regel keinen Fokus auf den Energiebedarf des Systems selbst. Da aber in der Regel die Notwendigkeit eines solchen Systems mit den damit verbunden Energieeinsparungen argumentiert, muss auch der Energiebedarf des Systems selbst betrachtet werden.

Hierzu sollen Standardausstattungen für verschiedene Gebäudearten ermittelt werden und anhand dieser Ausstattungen der Energiebedarf von aktuellen Systemen berechnet und verglichen werden.

Betreuer: Tobias Michaels, michaels(at)ida.ing.tu-bs.de

 

(13)        Parallel transmission mechanisms for in Data center networks

Parallel transmission mechanisms have appeared as valid candidates for both inter- and intra-data center networks. Firstly, it can support the emerging bandwidth intensive applications, such as HD live event streaming, bulk data transfer for scientific visualization etc. Secondly, the services supported by data centers nowadays assume the underlying network can provide fully support, while balancing its load based on the DNS redirect functions. However, the performance of the network can impact the quality of service experience provided by data centers, especially it impacts the current load balancing mechanisms. Utilizing parallel transmission can facilitate a better global load balancing with consideration of the job execution. 

In this seminar, the student is expected to studies some parallel transmission mechanisms for data center connections, with focus on the high performance applications and global load balancing. 

Der Vortrag erfolgt in deutscher oder englischer Sprache. 

Betreuer: Xiaomin Chen, chen(at)ida.ing.tu-bs.de

 

(14)        Recent developments in IP Traffic offloading over Optical WDM networks

Today a research challenge is the development of energy efficient networks which takes care of the knowledge, that the energy per bit transmission in the optical layer is much smaller than the energy needed in the IP layer, which mainly uses electrical devices. This demanded for shifting traffic from the recent IP layer to the optical WDM infrastructure. The seminar should give an overview of current developments. 

Der Vortrag erfolgt in deutscher oder englischer Sprache. 

Betreuer: Mohit Chamania, chamania(at)ida.ing.tu-bs.de

 

Seminarprogramm

Studienseminar für Datentechnik

         The FlexRay Communication Protocol v3.0.1

The FlexRay Communications System is a robust, scalable, deterministic, and fault-tolerant digital serial bus system designed for use in automotive applications. It was developed by the FlexRay Consortium, a cooperation of leading companies (including but not limited to BMW, Daimler, Bosch) in the automotive industry. The goal of the seminar is to provide an extensive description of the FlexRay Protocol Specification Version 3.0.1. 

Der Vortrag erfolgt in deutscher oder englischer (bevorzugt und empfohlen) Sprache. 

Literatur: 

-        FlexRay Specifications on http://www.flexray.com/

Betreuer: Mircea Negrean, negrean(at)ida.ing.tu-bs.de

 

           Stereovision im Fahrzeug    

In heutigen Oberklassefahrzeugen spielen Fahrerassistenzsysteme eine immer bedeutendere Rolle und werden zunehmend von den Herstellern eingesetzt um die eigenen Fahrzeuge gegenüber der Konkurrenz abzuheben. Eine wichtige Grundlage dieser Systeme ist dabei die maschinelle Wahrnehmung des Fahrzeugumfelds durch verschiedene Sensoren wie beispielsweise Kameras. Inbesondere die Exktraktion von Tiefeninformation mittels Stereovision ist für viele Systeme von großer Bedeutung, so dass im Laufe der Zeit etliche algorithmische Ansätze entwickelt wurden. Im Rahmen des Seminarvortrags soll ein Überblick über die relevanten Stereovisions-Algorithmen erarbeitet werden und ihre Eignung zur Implementierung auf einer eingebetteten, fahrzeugtauglichen Rechenplattform untersucht werden. 

Literatur: 

-        - Daniel Scharstein und Richard Szeliski, A Taxonomy and Evaluation of Dense Two-Frame Stereo Correspondence Algorithms, International Journal of Computer Vision, Volume 47, Numbers 1-3, 7-42, 2002

-        - Barth, A., Franke, U., Estimating the Driving State of Oncoming Vehicles From a Moving Platform Using Stereo Vision, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2009"

Betreuer: Henning Sahlbach, sahlbach(at)ida.ing.tu-bs.de

 

           Support Vector Machines  

Im Bereich der digitalen Bildverarbeitung spielt die Klassifikation vom Objekten eine wichtige Rolle. Support Vector Machines (SVM) sind ein Verfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens und werden häufig bei der Klassifikation eingesetzt. Ursprünglich auf linear separierbare Daten beschränkt, wurde Methoden entwickelt, die auch nicht linear separierbare Daten Klassifizieren. Die Berechnungen einer SVM lassen sich parallelisieren, was zu zahlreichen FPGA-basierten Implementierungen geführt hat. 

In diesem Seminarvortrag soll ein Überblick über Support Vector Machines im Kontext der digitalen Bildverarbeitung gegeben werden. Neben einer Motivation und Einführung soll dabei auch auf Hardware-Implementierungen eingegangen werden. 

Literatur: 

-        "A Parallel Hardware Architecture for Real-Time Object Detection with Support Vector Machines", Kyrkou, C. ; Theocharides, T., IEEE Transactions on Computers, 2011 

-        "Implementation of the SVM neural network generalization function for image processing", Reyna, R.A. ; Esteve, D. ; Houzet, D. ; Albenge, M.-F., Computer Architectures for Machine Perception, 2002 

-        "A novel FPGA-based SVM classifier", Papadonikolakis, M. ; Bouganis, C., Field-Programmable Technology (FPT), 2011

Betreuer: Daniel Thiele, thiele(at)ida.ing.tu-bs.de

 

           Fault tolerant Networks on Chip for Many-core Processors

Current and future many-core processors rely on networks-on-chip (NoC) as a scalable interconnect between processors and peripherals. Future NoCs have to deal with permanent, intermittent, and transient faults caused by crosstalk, single event upsets, aging effects and production variations. In order to meet reliability even in the presence of faults, fault tolerant routing algorithms become an important issue for NoC systems. In this seminar, an overview of current fault tolerant routing algorithms is given and different approaches are compared. 

Der Vortrag erfolgt in deutscher oder englischer Sprache. 

Literatur: 

-        M. Ali, M. Welzl, S. Hessler, „An efficient fault tolerant mechanism to deal with permanent and transient failures in a network on chip“, Int. J. High Performance Systems Architecture, 1(2), 2007, pp. 113-123

-        Cristian Grecu, Lorena Anghel, Partha P. Pande, André Ivanov, Resve Saleh, “Essential Fault-Tolerance Metrics for NoC Infrastructures, 10^th Euromicro Conference on Digital System Design Architectures, Methods and Tools, (DSD 2007) 

-        Hosseinabady, M. and Kakoee, MR and Mathew, J. and Pradhan, DK , “Reliable network-on-chip based on generalized de Bruijn graph”, IEEE International High Level Design Validation and Test Workshop, HLVDT 2007. Pages 3-10, 2007

-        N. Karimi, A. Alaghi, M. Sedghi, Z. Navabi, “Online Network - on-ChipSwitch Fault Detection and Diagnosis Using FunctionalSwitch Faults” Journal of Universal Computer Science , vol. 14, no. 22, 2008

-        T. Schönwald, J. Zimmrmann, O. Bringmann and W. Rosentiel, “Fully adaptive Fault-Tolerant Routing Algorithm for Network-on-Chip Architectures”, Digital System Design Architectures,        Methods and Tools, Euromicro Conference , Aug 2007. 

Betreuer: Sebastian Tobuschat, stobuschat(at)ida.ing.tu-bs.de

 

           Multi-core Prozessoren in sicherheitskritischen Systemen

In diesem Vortrag soll ein Überblick über die Einsatzmöglichkeiten aktueller Multi-Core Prozessoren in sicherheitskritischen Systemen gegeben werden. Es sollen Anforderungen an den Einsatz in sicherheitskritischen Systemen sowie potentielle Lösungsmöglichkeiten erläutert und anhand des Dualcore Prozessors MPC5643L erläutert werden. 

Literatur: 

-        Frank Reichenbach, Alexander Wold: Multi-core Technology – Next Evolution Step in Safety Critical Systems for Industrial Applications? (2010) 

-        Freescale: Safety Application Guide for MPC5643L

-        Freescale: MPC564xL Product Summary Page (http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MPC564xL) 

Betreuer: Maurice Sebastian,  sebastian(at)ida.ing.tu-bs.de

 

           Systementwicklung mit OpenRISC-Prozessoren 

OpenRISC ist eine frei verfügbare RISC-Prozessor-Architektur. Dieser Vortrag soll einen Überblick über den Instruktionssatz, die Prozessorarchitekturen und die Compiler- sowie Software-Unterstützung geben. 

Literatur: 

-        http://opencores.org/  

-        Patrick Pelgrims, Dries Driessens, Tom Tierens: "Basic Custom OpenRISC system Software Tutorial", DE NAYER Instituut, 2003

-        Patrick Pelgrims, Tom Tierens and Dries Driessens: "Basic Custom OpenRISC System Hardware Tutorial", DE NAYER Instituut, 2004 

-        Jeremy Bennett: "The OpenCores OpenRISC 1000 Simulator and Tool Chain", Ebecosm, Nov. 2008 

-        DANIEL MATTSSON, MARCUS CHRISTENSSON: "Evaluation of synthesizable CPU cores", CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Gothenburg 2004 

-        Raimund Rothammel, Timo Klecker: "Open RISC", Hochschule Bremen, 2006 

Betreuer: Matthias Hanke, hanke(at)ida.ing.tu-bs.de

 

 

             Einführung in die Grundidee des "Compressive Sampling"

Bei konventionellen Ansätzen zur Abtastung von analogen Signalen oder Bildern gilt es, dass Shannon Theorem einzuhalten. Compressive Sampling (CS) zeigt, dass unter bestimmten Voraussetzungen ein Signal rekonstruiert werden kann, bei dessen Abtastung gegen Shannons Prinzipien verstoßen wurde. Im Rahmen des Seminarvortrags sollen die in einer Vielzahl von Veröffentlichungen erläuterten CS-Prinzipien in kompakter und verständlicher Form dargestellt werden.

Betreuer: Peter Rüffer, rueffer(at)ida.ing.tu-bs.de

 

               Prinzip einer Einpixelkamera auf der Grundlage des "Compressive Sampling"

Die Struktur einer so genannten "Einpixelkamera", bei der der Aufbau des Bildes auf den Grundlagen des Compressive Sampling (CS) basiert, soll erläutert werden. Dabei soll nicht nur dargestellt werden, warum die "Qualität" des einzelnen Abtastpunktes einer Einpixelkamera besser ist als die eines einzelnen Abtastpunktes einer Kamera mit CCD- oder CMOS-Sensor, sondern es soll allgemein noch ein kurzer Vergleich zwischen einer "Einpixelkamera" und einer herkömmlichen Digitalkamera geführt werden.

Dieses Seminarthema setzt die erfolgte Vergabe des Themas 9) voraus.

Betreuer: Peter Rüffer, rueffer(at)ida.ing.tu-bs.de

 

 

 

 

 

Studienseminar  -Smart Buildings - Intelligente Gebäude – 

          Eingebettete echtzeitfähig KI  

Betreuer: Harald Schrom, schrom(at)ida.ing.tu-bs.de

 

        Debugging in organisch vernetzten Systemen

Debugging für Einzelprozessoren ist Standard. In frei vernetzten Systemen gestaltet sich dies jedoch schwierig, wobei folgende Fragestellungen im Vordergrund stehen: Wie debugget man einen Einzelprozessor aus der Ferne ohne JTAG? Wie debugget man mehrere kommunizierende Prozessoren gleichzeitig? Wie kompensiert man die durch Bus-Übertragung bedingten Verzögerungszeiten? Kann man überhaupt davon ausgehen, dass die Prozessoren die "gleiche Zeit" haben? Wie stellt man diese nebenläufigen Prozesse und Abhängigkeiten grafisch dar? 

Der Vortrag soll einen Überblick über vorhandene Lösungsmöglichkeiten geben.

Betreuer: Harald Schrom, schrom(at)ida.ing.tu-bs.de

 

            Schnelles Routing im Fehlerfall

Ein System aus verteilten Recheneinheiten im Gebäude nutzt eine vernetzte Topologie. Um Daten zwischen den Knoten zu transportieren, sind daher Routingtabellen notwendig, um die verschiedenen Datenströme in sinnvolle Wege zu lenken. Jedoch kann es jederzeit zu Unterbrechungen einzelner Kommunikationsverbindungen kommen, so dass das Routing entsprechend anzupassen ist.

Betreuer: Harald Schrom, schrom(at)ida.ing.tu-bs.de;         Tobias Michaels, michaels(at)ida.ing.tu-bs.de

 

Kommunikationsnetze

        Netzwerk Virtualisierung

The term "Ossification of the Internet" is frequently used to describe the phenomenon that the deployment of innovative technologies and protocols is extremely retarded if not completely avoided due to the status quo of the current Internet architecture and the need for agreement among a huge number of organizations and companies with different or even contrary interests. Network virtualization was proposed as a solution in many different variations by the research community. Thereby, technologies like VLAN, VPN, or overlay networks are easy to implement / use, but they cannot solve the ossification problems in the core of the Internet. In this seminar, the student will study different approaches where multiple virtual wide area networks - implemented by virtual routers and virtual links - can share the same physical network. 

Der Vortrag erfolgt in deutscher oder englischer Sprache. 

Betreuer: Marcel Caria, caria(at)ida.ing.tu-bs.de

 

         Grundlagen und aktuelle Tendenzen der Router Virtualisierung 

Durch die stetige Weiterentwicklung des Internets entsteht eine zunehmende Kluft zwischen klassischen und neuen Internet Protokollen. Eine Lösung bietet die Virtualisierung der Router in Netzwerk, so dass auf der gleichen Hardware, künftig Multicore Systeme, verschiedene Routing Protokolle parallel und isoliert arbeiten können. So ermöglichen programmierbare virtuelle Router den Test neuer Protokolle und Netzarchitekturen in bestehenden Infrastrukturen. 

Der Vortrag soll einen Überblick über hard- und softwaregestützte Virtualisierungstechniken geben und beispielhaft zeigen, wie Paketströme der virtuellen Router Instanzen voneinander isoliert werden können. 

Betreuer: Wolfgang Bziuk, bziuk(at)ida.ing.tu-bs.de

 

              What, how and why do we study about complex networks

This seminar gives a short introduction to the studies on complex networks: 1) what is the complex networks, 2) how we analyze the network structure and its evolution mechanism, and 3) why we should study it. 

Der Vortrag erfolgt in englischer Sprache. 

Betreuer: Kibae Kim, kim(at)ida.ing.tu-bs.de