Wiki source code of Topics for Student Theses
Version 57.1 by cds on 2015/10/06 15:49
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| author | version | line-number | content |
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| 1 | Hier eine Themenübersicht, gefolgt von etwas detaillierteren Darstellungen. Ein anderer Weg, um in kompakter Form einen Einblick in aktuelle Themen der Arbeitsgruppe zu bekommen, ist die Teilnahme an dem regelmäßig zu Semesterende bzw. in der vorlesungsfreien Zeit angebotenen Oberseminar. | ||
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| 3 | Die meisten Themen lassen sich sowohl als Bachelor-/Master-/Diplomarbeit als auch, mit eingeschränktem Umfang, als Studienarbeit definieren. Generell sind Themenvariationen möglich, und auch selbst definierte Themen aus dem Bereich Echtzeitsysteme/Eingebettete Systeme können gerne besprochen werden. | ||
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| 5 | **Hinweis**: Es ist Studierenden ausdrücklich empfohlen, sich frühzeitig bei den verschiedenen Arbeitsgruppen über mögliche Themen der Abschlussarbeit zu informieren. WWW-Seiten wie diese hier sind ein guter erster Anlaufpunkt, und es ist eine gute Idee, sich vor einem Gespräch mit einem potenziellen Betreuer (Professor, Assistenten ~-~- generell die Dozenten von Lehrveranstaltungen) über mögliche Themen einen Blick auf diese Seiten zu werfen. Es ist jedoch erfahrungsgemäß schwierig, auf solchen Seiten vollständige und aktuelle Informationen bereitzustellen; sie sollten daher eher als grober Indikator der jeweils möglichen Themenfelder dienen denn als konkrete Ausschreibungen. Um zu erfahren, welche Themen konkret verfügbar sind, zu dem angestrebten Zeitrahmen, sollte man auf jeden Fall die Dozenten konsultieren. | ||
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| 7 | = Outline = | ||
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| 11 | {{toc exclude="Outline"/}} | ||
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| 13 | = Automatic Graph Layout = | ||
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| 15 | **Advisors:** Ulf Rüegg, Christoph Daniel Schulze. | ||
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| 17 | Ein sehr wichtiger Teil des KIELER Projekts is das automatische Layout von Diagrammen. Hierfür gibt es bereits Werkzeuge, die gute Algorithmen enthalten, so dass viele Diagramme bereits jetzt übersichtlich und automatisiert angeordnet werden können (siehe z.B. [[Graphviz>>url:http://www.graphviz.org/||shape="rect" class="external-link"]]). Für einige besondere Arten von Diagrammen sind diese allgemeinen Algorithmen jedoch nicht geeignet, da zusätzliche Anforderungen an das Layout erfüllt werden müssen. Außerdem ist häufig die technische Anbindung vorhandener Algorithmen umständlich. Nutzer müssen sich mit der Funktionsweise der Algorithmen beschäftigen, um sie für ihre Anwendung optimal konfigurieren zu können. | ||
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| 19 | Wir verfolgen drei Themenbereiche, die zusammen solche Probleme lösen und den Nutzen von automatischem Layout erhöhen sollen: | ||
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| 21 | //» Algorithmen-Entwicklung.// Wir implementieren vorhandene Ansätze zum Layout von Graphen in Java und binden sie in das KIELER Framework ein. Der Schwerpunkt liegt auf dem Entwurf von Erweiterungen, die spezielle Anforderungen unterstützen, z.B. für Datenfluss-Diagramme. Dies ist gut für alle geeignet, die sich gerne mit Graphentheorie, effizienten Algorithmen oder kombinatorischer Optimierung beschäftigen. | ||
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| 23 | //» Meta Layout.// Hierunter verstehen wir ein abstraktes Layout, welches im Gegensatz zum konkreten Layout nicht durch (x,y) Koordinaten definiert ist, sondern den Nutzern verschiedene Schnittstellen bietet, um auf schnelle und einfache Weise die Layout-Algorithmen zu konfigurieren. Die große Herausforderung liegt dabei in der Entwicklung von Abstraktionsebenen, die den Nutzer möglichst direkt zu einem guten Layout führen und trotzdem flexibel genug sind. | ||
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| 25 | //» Dienste.// Algorithmen und Meta Layout müssen den Anwendern zugänglich gemacht werden, damit ein Nutzen daraus entsteht. Dazu müssen wir verschiedenste graphische Frameworks mit vorhandenen Layout-Bibliotheken integrieren und eine Reihe von Werkzeugen entwickeln, mit denen die Verfügbarkeit unserer Lösungen gesteigert wird. Hierzu gehört z.B. die Unterstützung von Standard-Graphenformaten sowie ein Web-Service für automatisches Layout. | ||
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| 27 | * **Tight Packing of Connected Components** (Bachelor) | ||
| 28 | Different connected components of a graph are often laid out separately and combined again afterwards. This combination step often produces too much whitespace. Research relevant 2D packing literature and implement a better solution. | ||
| 29 | {{jira columns="key,summary,type,created,updated,due,assignee,reporter,priority,status,resolution" id="KIELER JIRA" serverId="2851bd34-0bf1-3f02-ab12-7d77ccab0fae" key="KIPRA-1262"}}KIPRA-1262{{/jira}}\\ | ||
| 30 | * **{{jira columns="key,summary,type,created,updated,due,assignee,reporter,priority,status,resolution" id="KIELER JIRA" serverId="2851bd34-0bf1-3f02-ab12-7d77ccab0fae" key="KIPRA-1031"}}KIPRA-1031{{/jira}}Layering Algorithms** (Bachelor, Master) | ||
| 31 | Implement an alternative algorithm for the layer assignment problem used in the layer-based approach to graph layout. The focus of the algorithm could the consideration of the number of edge crossings, a given aspect ratio, or overall compactness. | ||
| 32 | * **Combining Forces and Layers** (Master)** | ||
| 33 | **Design and implement a layout algorithm that combines the force-based and the layer-based approaches. The first three phases of the layer-based approach shall be replaced by a node distribution computed with a force-based approach. | ||
| 34 | * **Node Placement With a Focus on Compactness** (Master) | ||
| 35 | Node placement algorithms often try to draw as many edges as straight lines as possible. However, that usually results in less compact diagrams. The focus of this topic would be to devise or adapt a node placement algorithm that tries to strike a balance between straightness and compactness. | ||
| 36 | * **Force Based Drawing with Port Constraints** (Master) | ||
| 37 | Develop methods for integrating port constraints in force-based drawing approaches. The resulting node placement shall be evaluated using an edge router such as [[libavoid>>url:http://www.adaptagrams.org/||shape="rect"]] on the model library of [[Ptolemy>>url:http://ptolemy.eecs.berkeley.edu/||shape="rect"]]. | ||
| 38 | * **Interactive constraint creation and application in automatic layout **(Bachelor/Master) | ||
| 39 | Evaluate options how to create constraints on the layout like "Node x should be placed at position y" and how to implement this in the current layout algorithms. | ||
| 40 | \\ | ||
| 41 | * **Compound Graph Layout** (Master) | ||
| 42 | Design and implement new concepts for computing layer-based layouts of compound graphs. The main focus shall be on //maintainability//: ensuring that the implementation can be kept working over the years. The main area to be considered here is the crossing minimization phase. | ||
| 43 | * **Orthogonal "Edge Bundling"** (Bachelor, Master) | ||
| 44 | Implement and evaluate strategies for orthogonal edge bundling within our layer-based layout algorithm. | ||
| 45 | \\ | ||
| 46 | * **Integrate KIML with JGraph** (Bachelor) | ||
| 47 | Provide automatic layout through KIML for the JGraph diagram library and develop a simple JGraph-based graph editor to test the integration with.\\ | ||
| 48 | * **{{jira showSummary="true" columns="key,summary,type,created,updated,due,assignee,reporter,priority,status,resolution" id="KIELER JIRA" serverId="2851bd34-0bf1-3f02-ab12-7d77ccab0fae" key="KIPRA-1214"}}KIPRA-1214{{/jira}}Improve and Assess KLay Layered's JUnit Test Environment** | ||
| 49 | We maintain a variety of JUnit tests to assure our layout algorithm works properly. The environment to execute these tests grew over time and requires a face-lift. The task is to evaluate existing testing frameworks of other projects, find a clean and efficient way to specify and maintain our tests, and update the current implementation. | ||
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| 52 | = Modeling Pragmatics = | ||
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| 54 | **Advisors:** Reinhard von Hanxleden, Ulf Rüegg, Christoph Daniel Schulze. | ||
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| 56 | * **Control Flow Graph Exploration / Visualization** (Bachelor) | ||
| 57 | Use pragmatics concepts (automatic layout, focus & context) for exploring/visualizing control flow graphs and specific paths, eg. as computed by OTAWA WCET analysis tool, eg. using KLighD. | ||
| 58 | * **Compound Graph Exploration** (Bachelor, Master) | ||
| 59 | A new graph exploration approach should be examined which is uses different zoom levels for different compound nodes. This tries to map the "Google Maps approach" of only showing the information of interest at any given zoom level to the field of graph exploration. | ||
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| 61 | = Semantics, Synchronous Languages and Model-based Design = | ||
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| 63 | **Advisors:** Christian Motika, Steven Smyth, Reinhard v. Hanxleden | ||
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| 65 | Heute haben sich eine ganze Reihe von Modellierungssprachen durchgesetzt, die grafische Modelle verwenden. Dazu zählen beispielsweise die [[Unified Modeling Language (UML) >>url:http://de.wikipedia.org/wiki/UML||shape="rect" class="external-link"]]oder die Werkzeugketten [[Simulink/Stateflow von Mathworks >>url:http://de.wikipedia.org/wiki/Simulink||shape="rect" class="external-link"]]und [[SCADE von Esterel-Technologies>>url:http://en.wikipedia.org/wiki/SCADE||shape="rect" class="external-link"]]. Letztere werden insbesondere auch im Entwurf eingebetteter und sicherheitskritischer Systeme (z.B. in Fahr- und Flugzeugen) eingesetzt. | ||
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| 67 | (% class="external-link" %) | ||
| 68 | Wer bereits mit diesen Werkzeugen gearbeitet hat, kennt aber auch die Schwächen dieses Prozesses: Während die grafische Visualisierung hilfreich bei der Analyse des Systems sein kann, ist die Erstellung eines grafischen Modells meist sehr Zeitaufwändig. In den bisher meist vorherrschenden [[WYSIWYG >>url:http://de.wikipedia.org/wiki/WYSIWYG||shape="rect" class="external-link"]]Editoren müssen sich die Entwickler selbst um niedrige Tätigkeiten verdient machen, die mit dem eigentlichen System nichts zu tun haben: Zeichnen, Positionieren und Navigieren in einem grafischen Modell sind häufig die zeitraubendsten Schritte bei diesem Prozess. Das KIEL Projekt hat bereits für SyncCharts Modelle eindrucksvoll bewiesen, dass automatisches Layout von grafischen Modellen eine Vielzahl von neuen Möglichkeiten im modellbasierten Prozess ermöglicht. | ||
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| 70 | Im KIELER Projekt wird dieser Ansatz verallgemeinert und auch für andere Sprachen umgesetzt. Das Projekt wird mit innovativen state-of-the-art Techniken des Software-Entwurfs entwickelt und bietet daher den Entwicklern Einblick in einen hoffentlich interessanten Entwicklungsprozess. Dies beinhaltet vor allem die Plug-in Entwicklung für die [[Eclipse >>url:http://de.wikipedia.org/wiki/Eclipse_%28IDE%29||shape="rect" class="external-link"]]Plattform und die Arbeit im Team, zu deren Unterstützung Projektmanagement-Werkzeuge wie dieses Conflunce Wiki eingesetzt werden. | ||
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| 72 | Im Rahmen dieses Projektes gibt es Raum für zahlreiche Arbeiten mit übersichtlichem Umfang, die einen schönen (aber in sich abgeschlossenen) Beitrag zur Verbesserung der Handhabbarkeit vom modellbasierten Entwurf leisten können. | ||
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| 74 | In diesem Kontext sind Themenstellungen für Bachelor-/Master-/Diplom- und Studienarbeiten beispielhaft genannt. Bei Fragen oder sprechen Sie einen Betreuer bitte direkt an: | ||
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| 76 | * **Automatic documentation generation for model-based languages **(Bachelor) | ||
| 77 | Develop an automatic SCCharts documentation & comment system | ||
| 78 | * **On the usability of the KIELER SCCharts compiler** (Bachelor) | ||
| 79 | Evaluate the actual implementation of the KIELER SCCharts compiler and provide suggestions for improvements, i.e. the usability as standalone (commandline) compiler | ||
| 80 | \\\\ | ||
| 81 | * **Transformation from SCCharts to Esterel** (Bachelor/Master) | ||
| 82 | Develop a transformation in Xtend2 to generate Esterel code for SCCharts. | ||
| 83 | * **Hardware Synthesis from SCCharts to FPGA **(Bachelor/Master) | ||
| 84 | Use the circuit-based code generation approach to produce code for FPGAs | ||
| 85 | * (% style="line-height: 1.4285715;" %)**Optimization of the SCCharts compiler/transformations **(%%)(Bachelor/Master) | ||
| 86 | Profile the actual SCCharts compiler/transformations and apply optimizations; also evaluate the possibility to use multiple cores for compilation | ||
| 87 | * (% style="line-height: 1.4285715;" %)**On the pragmatics of modeling large models in SCCharts**(%%) (Bachelor/Master) | ||
| 88 | Evaluate the possibilities to create and maintain large models in model-based languages (i.e. SCCharts) and provide suggestions for improvements | ||
| 89 | * **Extend the SC MoC to handle priority-based variable accesses** (Bachelor/Master) | ||
| 90 | Add priorities to variable accesses to extend the SC MoC and therefore the number of valid sequentially constructive synchronous programs. | ||
| 91 | * **The Semantics of Hybrid SCCharts** (Bachelor/Master) | ||
| 92 | Evaluate SCCharts hybrid models and define semantics for the new features of SCCharts (3.0). | ||
| 93 | \\\\ | ||
| 94 | * **Detecting tick boundaries in SCCharts **(Master/Bachelor) | ||
| 95 | Implement an algorithm that detects tick boundaries (in concurrent) threads and therefore improves the scheduling | ||
| 96 | * **Efficient data dependency analyses in SCCharts** (Master/Bachelor) | ||
| 97 | Implement data dependency analyses for SCCharts to improve static scheduling of the compiler | ||
| 98 | * **KIELER evaluation environment for synchronous languages** (Master/Bachelor) | ||
| 99 | Develop a reliable evaluation environment to compare common synchronous languages (i.e. Esterel/SyncCharts & SCCharts) | ||
| 100 | * **Raceyard evaluation** (Master/Bachelor) | ||
| 101 | Evaluate the possibility for the use of SCCharts in the Raceyard context and pave the way for future experiments | ||
| 102 | * **Curing Schizophrenia in SCCharts **(Master/Bachelor) | ||
| 103 | Develop new synchronizer to handle schizophrenia properly (e.g. depth join). | ||
| 104 | * **Hybrid Models for Legacy Code Extraction **(Master/Bachelor) | ||
| 105 | Extract legacy code (e.g. legacy C code) to (SCCharts) Hybrid Models. | ||
| 106 | \\\\ | ||
| 107 | * **Quartz **(Master) | ||
| 108 | Integrate the synchronous Quartz language into KIELER for validation purposes and teaching. | ||
| 109 | * **Implementation of a priority-based compilation approach **(Master) | ||
| 110 | Implement the SyncCharts priority-based compilation approach into the SCCharts compiler chain. | ||
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| 112 | = PRETSY / PRETSY2 = | ||
| 113 | |||
| 114 | **Advisors:** Insa Fuhrmann, Steven Smyth | ||
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| 116 | Im Rahmen des PRETSY-Projektes (siehe [[www.pretsy.org>>url:http://www.pretsy.org/||title="Projekthomepage" shape="rect" class="external-link-new-window external-link"]], dort findet sich auch im Rahmen des Projektes bereits veröffentlichte Literatur) und seines geplanten Nachfolgerprojektes sind Abschlussarbeiten zu vergeben, die sich inhaltlich mit der Verbindung Sequentiell Konstruktiver (SC für Sequentially Constructive) Sprachen mit Precision Timed (PRET) Prozessoren als Ausführungsplattform befinden. | ||
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| 118 | Sequentielle Konstruktivität als "Model of Computation (MoC)" ist im Zuge des PRETSY Projektes entwickelt worden und ist eng mit dem MoC der Sychronen Sprachen verwandt, erweitert dieses aber konservativ, das heißt, es lässt alle Programme zur Ausführung zu, die auch als gültiges synchrones Programm (insbesondere im Sinne der Programmiersprache Esterel) gelten würden. Anders als Esterel erlaubt es aber mehrere schreibende und lesende Zugriffe auf geteilte Variablen, solange diese eindeutig sequentiell geordnet sind. Dies macht das SC MoC zugänglicher für Programmierer gängiger sequentieller Programmiersprachen: Zum Beispiel ist das Programmiermuster present "present x else emit x" ("if (!x) {...; x = true}") gültig im SC MoC, nicht aber in Esterel. | ||
| 119 | |||
| 120 | Im PRETSY Projekt wurden die Programmiersprachen SCCharts und SCL entwickelt, grundsätzlich können wir diese auf jeder beliebigen Plattform ausführen, die Ausführung auf PRET Architekturen bietet aber einige zusätzliche Vorteile und Aspekte, insbesondere verfügen diese Architekturen über eine besonders einfach zu analysierende WCET, über zusätzliche Befehle, um die Ausführungszeit zu kontrollieren und Exceptions bei Zeitüberschreitungen zu definieren sowie über mehrere Hardwarethreads. Aktuelle Themenvorschläge finden sich im [[KIELER Wiki>>url:http://rtsys.informatik.uni-kiel.de/confluence/display/KIELER/Topics+for+Student+Theses||shape="rect" class="internal-link None"]] | ||
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| 122 | * **Real-time extensions for SCCharts** (Bachelor/Master) | ||
| 123 | Make the timing instructions //delay_until// und //exception_on_expire// of the [[FlexPRET>>url:http://rtsys.informatik.uni-kiel.de/confluence/Multithreaded/Multicore execution of SCCharts Evaluate possibilities to preserve parallelism in SCCharts, implement mapping for (fine grained) multithreading and multicore based on the FlexPRET||shape="rect"]] processor available in SCCharts. | ||
| 124 | |||
| 125 | = (% style="color: rgb(0,0,0);" %)Miscellaneous Topics(%%) = | ||
| 126 | |||
| 127 | **Advisors:** to be determined. | ||
| 128 | |||
| 129 | * **Developing an Info Screen** (Bachelor) | ||
| 130 | Info screens are screens that present data in ways that can be easily understood. This includes static data (project description graphics, members of a team, ...) as well as dynamically aggregated data (bug statistics, automatic build overviews, ...). This topic is about developing such an info screen for our group and making it easily configurable. |