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Praktika und Diplomarbeiten

Praktikum: GUI for an Architecture Description Language (ADL)
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

Architecture Description Languages (ADL) are used to describe processors and computer architectures. The task for this practical work is to develop a GUI for our XML based ADL, so that the user can create and manipulate a description. Components like registers, memories and functional units, as well as the interconnect should be displayed and manipulated in a graphical environment.

In addition a consistency checker should be developed that checks for invalid or meaningless constructs.

Praktikum: Embedded-C Extension for GCC
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

Embedded-C is a C language extension [1,2] that provides portability and access to common performance-increasing features of processors used in the domain of DSP and embedded processing. Extensions for fixed-point arithmetic, named address spaces and named registers allow the programmer to access those features of the target processor in a high level language, thereby significantly improving the performance of applications

The task in this practical work is to implement the Embedded-C extensions in the gcc [3] frontend.

[1] http://www.embedded-c.org
[2] http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/
[3] http://gcc.gnu.org

Praktikum: Architekturbeschreibung
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

Im Rahmen dieses Praktikums soll mittels unserer Architekturbeschreibungssprache ein einfacher Mikroprozessor wie ein ARM beschrieben werden. Simulator und Compiler werden automatisch generiert.

Praktikum: Weitere Codegeneratoren für CACAO
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

An unserem Institut ist CACAO, ein 64 Bit JavaVM just-in-time Compiler für Alpha Prozessoren entwickelt worden. Der Codegenerator für den ALPHA Prozessor soll um weitere für MIPS, SPARC, POWERPC und HP-Precision Architecture Prozessoren erweitert werden. Kenntnisse einer dieser Prozessoren ist von Vorteil.

Praktikum: Optimierung des Codegenerators von CACAO
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

An unserem Institut ist CACAO, ein 64 Bit JavaVM just-in-time Compiler für Alpha Prozessoren entwickelt worden. Der Codegenerator für den Alpha Prozessor soll optimiert werden.

Praktikum: Debugging für CACAO
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

An unserem Institut ist CACAO, ein 64 Bit JavaVM just-in-time Compiler für Alpha Prozessoren entwickelt worden. CACAO unterstützt zur Zeit keine Debugging-Möglichkeiten wie BackTracing und Ausgabe von Zeilennummern. Diese Möglichkeiten sollen zu CACAO hinzugefügt werden.

Praktikum: Profiling für CACAO
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

An unserem Institut ist CACAO, ein 64 Bit JavaVM just-in-time Compiler für Alpha Prozessoren entwickelt worden. CACAO soll um Profiling erweitert werden. Die Profileergebnisse sollen dabei als HTML-Datei ausgegeben werden.

Praktikum: Implementierung des Java Runtime Systems (API, Net) für CACAO
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

An unserem Institut ist CACAO, ein 64 Bit JavaVM just-in-time Compiler für Alpha Prozessoren entwickelt worden. Teile des das Java Runtime System sind noch unvollständig (z.B. die Net-Bibliothek) und müssen noch dem CACAO System hinzugefügt werden. Kenntnisse von Java sind von Vorteil.

Diplomarbeit: Architecture Emulator Generator (bezahlt)
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll ein Generator für zyklengenaue Architektur Emulatoren entwickelt werden. Die Architekturen werden in einer ADL beschrieben. Der Emulator soll Übersetzung und Interpretation unterstützen.

Praktikum: Architekturbeschreibung
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll mittels unserer Architekturbeschreibungssprache ein einfacher Mikroprozessor wie ein ARM beschrieben werden. Simulator und Compiler werden automatisch generiert.

Praktikum: Interprocedural Register Allocation for Global Variables
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

The CDLab (Christian Doppler Labor) 'Compilation Techniques for Embedded Processors' currently develops a compiler for the CHILI architecture by OnDemand Microelectronics.

The CHILI is a four-way VLIW DSP (Digital Signal Processor) designed for efficient processing of video/audio streams. The architecture offers an extensive general purpose register file, with 64 32 bit registers. A distinguishing feature of the CHILI is it's capability to execute most instructions conditionally and it's memory subsystem. The CHILI is able to execute up to four load and store instructions concurrently.

The compiler is based on the LLVM compiler infrastructure developed at the University of Illinois. LLVM is a C++ based framework for static compilers, dynamic compilers (Just-In-Time, JIT), (whole) program optimizations and (whole) program analysis.

The CHILI architecture offers a set of registers specifically reserved for global variables. A simple interprocedural optimization should be implemented that analyses the usage of global variables and allocates them to registers.

- Prerequisites:
* Good knowledge of C++
* Basic compiler courses

Praktikum: Adaptive Calling Conventions
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

The CDLab (Christian Doppler Labor) 'Compilation Techniques for Embedded Processors' currently develops a compiler for the CHILI architecture by OnDemand Microelectronics.

The CHILI is a four-way VLIW DSP (Digital Signal Processor) designed for efficient processing of video/audio streams. The architecture offers an extensive general purpose register file, with 64 32 bit registers. A distinguishing feature of the CHILI is it's capability to execute most instructions conditionally and it's memory subsystem. The CHILI is able to execute up to four load and store instructions concurrently.

The compiler is based on the LLVM compiler infrastructure developed at the University of Illinois. LLVM is a C++ based framework for static compilers, dynamic compilers (Just-In-Time, JIT), (whole) program optimizations and (whole) program analysis.

Branch and memory load instructions have a very large latency on the CHILI architecture. Branches take four cycles to take effect. In general it is hard to fill these four delay slots with usefull instructions - up to 19 instructions (4*4+3) may be executed in delay slots. Loads take at least 5 cycles to complete. Thus it is important to minimize the number of loads, stores and branches to get high quality code. Adaptive calling conventions may be used to reduce the number of memory accesses needed at function entry and exit. In addition the usage of the return address register (specifies where to resume after a function has completed its execution) may be optimized to minimize data dependencies and improve the filling of delay slots.

- Prerequisites:
* Good knowledge of C++
* Basic compiler courses

Diplomarbeit: Tree Pattern Matcher based on lburg
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

The CDLab (Christian Doppler Labor) 'Compilation Techniques for Embedded Processors' currently develops a compiler for the CHILI architecture by OnDemand Microelectronics.

The CHILI is a four-way VLIW DSP (Digital Signal Processor) designed for efficient processing of video/audio streams. The architecture offers an extensive general purpose register file, with 64 32 bit registers. A distinguishing feature of the CHILI is it's capability to execute most instructions conditionally and it's memory subsystem. The CHILI is able to execute up to four load and store instructions concurrently.

The compiler is based on the LLVM compiler infrastructure developed at the University of Illinois. LLVM is a C++ based framework for static compilers, dynamic compilers (Just-In-Time, JIT), (whole) program optimizations and (whole) program analysis.

The instruction selector of the LLVM infrastructure is based on a simple buttom-up DAG matcher. This work should implement a two-pass instruction selector based on dynamic programming, well known from systems like lburg[1]. Patterns for the tree grammer should be derived using the `tablegen` tool included in LLVM.

- Prerequisites:
* Good knowledge of C++
* Basic compiler courses
- [1] Christopher W. Fraser and David R. Hanson and Todd A. Proebsting, "Engineering a simple, efficient code-generator generator", 1992, p. 213-126, ACM Letters on Programming Languages and Systems

Praktikum: Vector Types and Operations
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

The CDLab (Christian Doppler Labor) 'Compilation Techniques for Embedded Processors' currently develops a compiler for the CHILI architecture by OnDemand Microelectronics.

The CHILI is a four-way VLIW DSP (Digital Signal Processor) designed for efficient processing of video/audio streams. The architecture offers an extensive general purpose register file, with 64 32 bit registers. A distinguishing feature of the CHILI is it's capability to execute most instructions conditionally and it's memory subsystem. The CHILI is able to execute up to four load and store instructions concurrently.

The compiler is based on the LLVM compiler infrastructure developed at the University of Illinois. LLVM is a C++ based framework for static compilers, dynamic compilers (Just-In-Time, JIT), (whole) program optimizations and (whole) program analysis.

The LLVM compiler infrastructure supports a C language extension, that allows to define vector types. These types can be used in regular C expressions (e.g., arithmetics, function calls, etc.). The Chili architecture, developed by OnDemand Microelectronics, supports vector operations natively. The existing LLVM-Chili backend should be extended to support all vector operations offered by the Chili using the extended C syntax.

- Prerequisites:
* Good knowledge of C++
* Basic compiler courses

Praktikum: Debug Information
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

The CDLab (Christian Doppler Labor) 'Compilation Techniques for Embedded Processors' currently develops a compiler for the CHILI architecture by OnDemand Microelectronics.

The CHILI is a four-way VLIW DSP (Digital Signal Processor) designed for efficient processing of video/audio streams. The architecture offers an extensive general purpose register file, with 64 32 bit registers. A distinguishing feature of the CHILI is it's capability to execute most instructions conditionally and it's memory subsystem. The CHILI is able to execute up to four load and store instructions concurrently.

The compiler is based on the LLVM compiler infrastructure developed at the University of Illinois. LLVM is a C++ based framework for static compilers, dynamic compilers (Just-In-Time, JIT), (whole) program optimizations and (whole) program analysis.

During this practical work debug support should be added to the existing LLVM backend for the Chili architecture. LLVM already offers a library for the DWARF debugging format, that has to be adopted for the Chili.

- Prerequisites:
* Good knowledge of C++
* Basic compiler courses

Praktikum: Profiling
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

The CDLab (Christian Doppler Labor) 'Compilation Techniques for Embedded Processors' currently develops a compiler for the CHILI architecture by OnDemand Microelectronics.

The CHILI is a four-way VLIW DSP (Digital Signal Processor) designed for efficient processing of video/audio streams. The architecture offers an extensive general purpose register file, with 64 32 bit registers. A distinguishing feature of the CHILI is it's capability to execute most instructions conditionally and it's memory subsystem. The CHILI is able to execute up to four load and store instructions concurrently.

The compiler is based on the LLVM compiler infrastructure developed at the University of Illinois. LLVM is a C++ based framework for static compilers, dynamic compilers (Just-In-Time, JIT), (whole) program optimizations and (whole) program analysis.

For this practical work profiling support should be added to the existing LLVM-Chili compiler. LLVM already offers a library for basic block, function and edge profiling, which should be used during this work.

- Prerequisites:
* Good knowledge of C++
* Basic compiler courses

Diplomarbeit: Compiler for arm-processor
Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

Context YesControl is a DCS-System, consisting of a SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) system and a PLC (programmable logic control) based on IEC 61131-3. Its concept of combining these two worlds with one engineering tool based on standard hardware for SCADA and PLC is unique, and the integration is much better than competitive products on the market. Task Description YesControl has an integrated compiler, which compiles Structured-Text- Source to Intel X86 assembler code, which then runs on the PLC. The Compiler first generates intermediate code, and then the intermediate code is compiled by the backend to the assembler code of the corresponding processor, with the help of The New Jersey Machine-Code Toolkit (see http://www.eecs.harvard.edu/~nr/toolkit/) The task of this diploma thesis is to port the PLC runtime system of YesControl (which is easily portable plain C) to an arm-processor-based hardware, and then to make an arm-backend for the compiler, including a Dissassembler for the ARM built with the help of the New Jersey machine- Code Toolkit Requirements
. Good knowledge in C
. Interest in building compilers
. knowledge of the arm-processor would be helpful, but is not necessary

Diplomarbeit: Statische Typüberprüfung für Forth
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Forth hat weder statisches noch dynamische Typüberprüfung, der Programmierer ist dafür verantwortlich, keine Typfehler zu machen (wobei es gar nicht so einfach ist, festzumachen, was ein Typfehler ist). Trotzdem wäre ein statischer Prüfer hilfreich, der vor wahrscheinlichen Typfehlern warnt. Im Rahmen dieser Arbeit soll so ein Prüfer erstellt werden. Ein 74-min Video mit Gedanken dazu.

Diplomarbeit: Testen der Absturz-Resistenz von Dateisystemen
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Es ist mit realer Hardware schwierig und langwierig, zu Testen, ob und wie gut ein Dateisystem einen Absturz übersteht, insbesondere ob die Daten dabei konsistent sind. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Testframework auf Basis einer virtuellen Maschine entwickelt werden, das auf verschiedene Dateisysteme angewendet werden kann. Einige Ideen dazu: Die virtuelle Maschine stellt eine virtuelle Platte zur Verfügung, die für jeden Sektor mitführt, ob er sicher geschrieben wurde, oder nur vielleicht (oder eventuell, in welchem logischen Zeitbereich der Sektor geschrieben wurde). Nach einem simulierten Stromausfall darf das Filesystem nicht von Sektoren lesen, die vielleicht geschrieben wurden. Man müßte sich allerdings noch etwas für Dateisysteme überlegen, die mit Checksums arbeiten. Weiters müssen noch Testprogramme geschrieben und/oder gesammelt werden, bei denen die Dateisysteme eher zu Inkonsistenzen neigen.

Praktikum oder Diplomarbeit: Beschleunigung von Ruby
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Es gibt viele Techniken, um Interpreter schneller zu machen: schnellerer Dispatch z.B. durch threaded code, stack caching, statische und dynamische Superinstructions. Im Rahmen dieser Arbeit soll evaluiert werden, welche dieser Techniken auf den existierenden Python oder Ruby-Interpreter angewandt werden können, wieviel sie bringen können, und eventuell soll eine dieser Techniken angewendet werden.

Diplomarbeit: Ein portabler Codegenerator-Generator
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Codegenerator-Libraries wie Vcode und GNU Lightning leiden darunter, dass sie nur wenige Zielmaschinen unterstützen, und dass die Unterstuetzung zusätzlicher Zielmaschinen viel Arbeit kostet. Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll die Unterstützung für zusätzliche Zielmaschinen automatisch erzeugt werden, indem ein bestimmtes C-Programm mit einem C-Compiler fuer die Zielmaschine compiliert wird, und dann aus dem erzeugten Code Maschinencodefragmente extrahiert werden, die dann in der Codegenerator-Library verwendet werden. Alternativ zum Einbauen in eine Codegenerator-Library kann auch ein Compiler wie z.B. tcc so mit neuen Zielmaschinen erweitert werden.

Praktikum oder Diplomarbeit: Parallelisierung mit Channels
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Mit der zunehmenden Verbreitung von Multi-Core CPUs wird die Parallelisierung allgemeiner Anwendungen immer interessanter; eine sinnvolle Möglichkeit dazu scheinen Channels (Ein-Richtungs-Kommunikationskanäle zwischen zwei Threads, ähnlich der üblichen Verwendung von Pipes) zu sein: sie erlauben die Parallelisierung bei gleichzeitiger Modularisierung. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Anwendung auf diese Weise parallelisiert werden; mögliche Anwendungen wären Compiler wie lcc, tcc, oder gcc; Sie können aber nach Absprache auch eine beliebige andere Anwendung parallelisieren.

Diplomarbeit: Globale Stackallokation für JavaVM oder Forth
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Stackmaschinen haben einen Stack statt des Registersatzes konventioneller Prozessoren. Analog zur Registerbelegung bei Registermaschinen ergibt sich das Problem, Variablen auf den Stack abzubilden, um Hauptspeicherzugriffe zu minimieren. Im Rahmen dieser Diplomarbeit sind Methoden für die globale Stackallokation für die JavaVM oder Forth zu entwickeln.

Praktikum: Disassembler und Assembler für die Architekturen RISC-V oder SPARC in Forth
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

(je ein Praktikum pro Architektur). Der Assembler soll sehr einfach gehalten werden, die komplizierteren Teile (Parsing, Symbolverwaltung) werden vom zugrundeliegenden Forth-System übernommen.

Diplomarbeit: Trennung von Maschinenbeschreibung und Optimierung in Baumgrammatiken
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Baumgrammatiken beschreiben die Befehlsauswahl in Compilern. Allerdings wird in solchen Baumgrammatiken jeder Maschinenbefehl oft auf mehrere Arten beschrieben, um besseren Code zu erzeugen. Die zusätzlichen Regeln entsprechen dabei gewissen Mustern, die bei allen Maschinenbeschreibungen vorkommen, und vor allem auf Eigenschaften des Zwischencodes zurückzuführen sind (z.B. die Kommutativität eines Operators). In dieser Arbeit soll ein System entwickelt werden, das aus einer einfachen Maschinenbeschreibung und einer Beschreibung von Optimierungen des Zwischencodes eine Baumgrammatik für eine gute Befehlsauswahl erzeugt.

Diplomarbeit: Schnelle Maschinencodeerzeugung für stapelbasierte Zwischensprachen
M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Bei der Codeerzeugung zur Laufzeit kommt es besonders auf kurze Übersetzungszeiten an. In dieser Arbeit soll am Beispiel eines Forth-Compilers untersucht werden, wie schnell stack-basierter Code in effizienten Maschinencode für eine Registerarchitektur (Intel oder RISC) übersetzt werden kann.

Praktikum oder Diplomarbeit: Für Themen siehe link
eva Kühn (eva@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18512)

Praktikum: Vergleich objektorientierter Programmiersprachen
Franz Puntigam (franz@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18514)

Programmiersprachen unterscheiden sich in vielen Details, die manchmal große Auswirkungen auf die Ausdrucksstärke haben. In einer Reihe von Praktika sollen jeweils zwei objektorientierte Programmiersprachen hinsichtlich ihrer Fähigkeit, für je eine Klasse von Problemstellungen einfache, effiziente und wiederverwendbare Lösungen zu ermöglichen, verglichen werden. Als Problemstellungen bieten sich unter anderem Sammlungen heterogener Daten (Listen, Stacks, etc.) und Operationen auf Paaren gleichartiger Objekte; es ist bekannt, dass diese Aufgaben in einigen Sprachen viel besser zu lösen sind als in anderen. Es werden z.B. Vergleiche zwischen allen Paaren von Java, Smalltalk, C++, Eiffel und Ada'95 vorgeschlagen, aber interessierte Praktikanten können auch Vergleiche zwischen weniger bekannten Sprachen durchführen. Diese Praktika richten sich auch an Gruppen beliebig vieler Personen, die solche Aufgaben im Team lösen wollen.

Voraussetzungen: grundlegende Programmierkenntnisse

Diplomarbeit: Verständlichkeit objektorientierter Programmierkonzepte
Franz Puntigam (franz@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18514)

Programmiersprachen bieten dem Programmierer viele verschiedene Konzepte zur Lösung unterschiedlichster Aufgaben und sind dadurch oft sehr komplex. In der Lehre wie in der Praxis ist diese Komplexität unerwünscht. Andererseits sollen alle wichtigen Konzepte wie Subtyping, Generizität, Überladen, Dynamic Binding, Reflection, strenge Typisierung, getrennte Typ- und Vererbungshierarchien, Kapselung und Data Hiding, etc. in einer objektorientierten Sprache vorhanden sein. Es soll in einer Diplomarbeit untersucht werden, wie gut die Sprachen Java, Smalltalk, C++, Eiffel und Ada'95 diese Konzepte unterstützen und wie verständlich und leicht verwendbar diese sind. Dabei muss natürlich der Charakter einer Sprache (d.h. deren Ziele sowie Zusammenhänge zwischen deren Konzepten) berücksichtigt werden.

Voraussetzungen: Grundkenntnisse der objektorientierten Programmierung

Diplomarbeit: Typisierte aktive Objekte in Java
Franz Puntigam (franz@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18514)

Obwohl Java als Programmiersprache für das Internet angepriesen wird, gibt es nur minimale Unterstützung für die nebenläufige Programmierung. Daher empfiehlt es sich, Java um aktive Objekte (= nebenläufige Prozesse) zu erweitern. In einer Diplomarbeit sollen aktive Objekte und deren Klassen zu Java dazugefügt werden, so dass jedes aktive (wie auch jedes passive) Objekt einen Typ hat. Auch auf Klassen aktiver Objekte soll eine Art von Vererbung realisiert werden.

Voraussetzungen: Java, Compilerbau

Diplomarbeit: Sprachkonzepte und Wiederverwendung
Franz Puntigam (franz@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18514)

Als Vorteil der objektorientierten Programmierung wird meist die Unterstützung der Wiederverwendung von Code und Spezifikationen genannt. In der Praxis treten dabei jedoch häufig Probleme auf. Es sollen die Ursachen für diese Probleme untersucht werden. Dabei sollen Zusammenhänge zwischen den Problemen und verschiedenen Unterparadigmen des objektorientierten Paradigmas bzw. den Konzepten der entsprechenden Programmiersprachen hergestellt werden.

Voraussetzungen: Erfahrungen mit objektorientierter Programmierung

Praktikum: Improve Plugin Systems
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Your task is to write at least two plugins for Elektra. During that you document in form of an tutorial how to write serializer and filter plugins. Examples for plugins:

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Needed skills:

Praktikum oder Diplomarbeit: Integrating further Technologies into Elektra
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Your task is to integrate at least two file based technologies into Elektra. Examples for such technologies:

Compare those on different properties, e.g. how they roundtrip, the file size, the speed and how they work together with other tools based on that technology.

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Needed skills:

Praktikum oder Diplomarbeit: Integrating programming languages into Elektra
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Your task is to write at least two language bindings (whatever you prefer, e.g. Python, Perl, Java) with at least two technologies (gobject and swig). Develop examples and unit test to prove that all 4 combinations work correctly. Compare the features, speed and complexity of that technologies.

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Needed skills:

Praktikum oder Diplomarbeit: Configuration GUI
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Your task is to generate a GUI out of a given configuration schema. Use at least two different GUI technologies (e.g. qt, html forms). Compare the different layout engines and how intuitive it is to use them.

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Needed skills:

Praktikum: Configuration using IPC or network based daemons
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Your task is to build at least two Unix Daemons (e.g. dbus, snmp, ldap) which allow access to Elektra's configuration. Compare how the different the mappings and semantics of the protocols are. Which advantages/disadvantages do the different Bridges have? Also compare with standalone latency, not using those daemons.

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Needed skills:

Praktikum: Efficient Datastructure for Elektra's Configuration
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Your task is to implement an efficient datastructure in C, reduce the number of allocations and compare those methods with other methods to improve the overall performance. The API should be either improved or kept compatible. The used techniques should be benchmarked and discussed in the thesis.

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Needed skills:

Praktikum: Configuration frontend generator for Elektra
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Your task is to write a frontend generator from a given schema to languages. At least one target language needs to be compiled (e.g. Java, C, C++). The first subtask is to compare existing template engine technologies (e.g. Cheetah). The next subtask is to use the best engine technology or to write one yourself, using templates similar to Razor/Cheetah in C/C++.

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Needed skills:

Praktikum: Configuration Architecture Tutorials
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Every software project faces the problem to read in startup configuration. There are many ways doing so, e.g. with datastructures or hand-crafted classes passed around which are generated and updated from a seperate configuration module. Research for different possibilites how it can be done. Then implement at least two of them using Elektra as configuration storage in some free software project (preferable your own or where you are already active). Write an tutorial how to use Elektra and compare these approaches.

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Needed skills:

Praktikum: ABI Testing
Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Elektra provides a universal and secure framework to store configuration parameters in a global, hierarchical key database. The core is a small library implemented in C. The plugin-based framework fulfills many configuration-related tasks to avoid any unnecessary code duplication across applications while it still allows the core to stay without any external dependency. Elektra abstracts from cross-platform-related issues with an consistent API, and allows applications to be aware of other applications' configurations, leveraging easy application integration.

Compatible ABI (Application Binary Interface) ensures that a program linked against a library continues to work when the library is upgraded. Your task is to compare different technologies to check if libraries are compatible and integrate them in a jenkins build server.

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Needed skills:

Praktikum: Allgemeine tail-call Optimierung für den C-Compiler gcc
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Gegenwärtig optimiert gcc (bzw. egcs) nur direkt rekursive tail-calls. Diese Optimierung soll möglichst allgemein für tail-calls erweitert werden.

Praktikum: Cachestatistiken
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Neuere Prozessoren führen Statistiken über viele Vorgänge wie das genaue Verhalten des Cache. In diesem Praktikum sollen diese Daten über eine möglichst allgemein gehaltene Schnittstelle unter Linux für intel x86 und dec alpha zur Verfügung gestellt werden.

Voraussetzungen: Linux-Kernel

Praktikum oder Diplomarbeit: Energiesparendes Scheduling unter Linux
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Viele Prozessoren erlauben es, während der Laufzeit die Betriebsfrequenz des Prozessors herunterzusetzen. Dadurch laufen Programme natürlich langsamer. Der Stromverbrauch geht jedoch effektiv meist stärker als nur proportional zurück. Wenn also keine hohen Anforderungen an die Antwortzeit eines Prozesses bestehen, kann es energiesparender sein, diesen Prozess bei niedriger Taktfrequenz auszuführen, statt ihn bei höchster Frequenz auszuführen und entsprechend früher in die Idle-Loop zu gehen.

Literatur: Mark Weiser, Alan Demers, Brent Welch, Scott Shenker. "Scheduling for Reduced CPU Energy", Operating System Design and Implementation (OSDI) Conference, Monterey, CA. November, 1994.

Voraussetzungen: Linux-Kernel

Praktikum oder Diplomarbeit: Program-slicing für Prolog und Constraint-Sprachen
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Programm slicing ist eine Programmanalysetechnik, um jene Programmteile herauszufinden, die für gewisse Eigenschaften verantwortlich sind. Im folgenden Programm ist etwa nur ein sehr kleiner Teil für die Nichttermination der Anfrage verantwortlich. Die in der Laborübung logikorientierte Programmiersprachen verwendeten Lesarten sollen nun mittels Slicing-Techniken implementiert werden. Eine Technik zur Generierung von Slices, die die Terminationseigenschaft eines Programms erklärt, wurde bereits entwickelt. Siehe dazu den Artikel Termination slicing in logic programs.

:- phrase(rnaloop, "AAAGCGTTT").
rnaloop -->
   {Bs = [_,_,_|_]},
   complseq(Bs), {false},
   list([_,_,_|_]),
   list(Bs).
%
list([]) --> {false},
   [].
list([E|Es]) --> {false},
   [E],
   list(Es).
%
complseq([]) --> {false},
   [].
complseq([B|Bs]) -->
   complseq(Bs), {false},
   [C],
   {base_compl(C,B)}.
%
base_compl(0'A,0'T) :- false.
base_compl(0'T,0'A) :- false.
base_compl(0'C,0'G) :- false.
base_compl(0'G,0'C) :- false.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum oder Diplomarbeit: Constraintbasierte Datenflußanalyse imperativer Programme
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Constraints erlauben die flexible Analyse von Programmanhängigkeiten. In dieser Diplomarbeit sollen constraints zur Implementierung einer Datenflußanalyse eingesetzt werden

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum oder Diplomarbeit: Seiteneffektfreie Ein-/Ausgabe in Logik-Programmiersprachen
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Seiteneffekte, wie sie in herkömmlichen Programmiersprachen üblich sind, passen nicht direkt zu deklarativen Programmiersprachen. Wie Entwicklungen vor allem in puren funktionalen Programmiersprachen gezeigt haben, ist es aber dennoch möglich Seitenffekte mit einer deklarativen Programmiersprache zu verbinden. Es sollen die bisherigen Ansätze zusammengefaßt werden, und auf Logik-Programmiersprachen angewandt werden.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum oder Diplomarbeit: Vergleich von Labelingstrategien für finite Domains
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Die Wahl der richtigen Methode zum Labeling eines Constraintsystems entscheidet oft über seine praktische Einsetzbarkeit. Vergleich anhand konkreter Probleme.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum: Ein seiteneffektfreier Prologparser
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Die meisten praktischen Implementierungen von Parsern in Prolog verwenden Seiteneffekte zum Lesen einer Datei. Durch neuere Implementierungstechniken ist es möglich geworden, daß eine Datei direkt auf eine Liste von Zeichen effizient abgebildet werden kann. Dadurch erübrigt sich die Verwendung von Seiteneffekten innerhalb eines Parsers. Es soll ein Parser für Prolog entwickelt werden, der eine Liste von Zeichen auf den entsprechenden Prologterm abbildet. Dieser Parser soll mit existierenden Parsern verglichen werden.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum: Ars Magna des Raymundus Lullus
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

In diesem Werk beschreibt Raymondus Lullus (1232-1316) eine Art Grammatik zur Darstellung von Argumentationsweisen (Ars compediosa inveniendi veritatem), die sich zur Umsetzung in Prolog geradezu anbietet.

Eine interessante Persönlichkeit ist Raimundus Lullus, der um 1300 mittels mehrerer konzentrischer Scheiben, die mit verschiedenen Wörtern beschriftet waren, durch Drehen der Scheiben immer neue »Wahrheiten« hervorbrachte (»ars inveniendi«). Die Fortsetzung findet solche »automatische Wissensverarbeitung und -erzeugung« in den Kalkülen von Leibniz, de Morgan und Boole und schließlich in den regelbasierten Expertensystemen, wie man sie im Bereich der sogenannten Künstlichen Intelligenz hat. (Aus: Uni Ulm intern, Juni 1995:

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum: Linux Disk-Management für Laptops
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Zur Schonung der Batterie auf einem Laptop sollen die Plattenzugriffsstrategien von Linux adaptiert werden. üblicherweise wird durch den update-Dämon immer wieder auf die Platte zugegriffen. Dadurch ist es nicht möglich, die Platte zur Einsparung der Batterie abzuschalten. (Eine einfache, aber nicht optimale und zufriedenstellende Lösung ist es, den update-Dämon erst gar nicht zu starten und manuell zu sync-en.) Es soll eine für Laptops geeignetere Strategie implementiert werden, die die Zeit zu der die Platte abgeschaltet sein kann, maximiert.

Gegenwärtig gibt es eine relativ einfache, aber nicht optimale Lösung: mobile-update. Es fehlen vor allem Adaptierungen für Power-Managements etc.

Voraussetzungen: Linux-Kernel

Praktikum: Graphische Darstellung gerichteter Graphen
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Zur Darstellung gerichteter Graphen soll die Lösungsannotation graphs_marks(Graphs,Marks) realisiert werden. Dabei ist Graphs eine Liste von Prädikatsindikatoren. Jedes Prädikat beschreibt einen gerichteten Graphen, dessen Knoten Atome (Konstanten) sind. Marks ist eine Liste der Knoten, die gesondert hervorgehoben werden sollen (In diesem Falle Joseph II). Die erste Relation wird durch einfache möglichst senkrechte Striche dargestellt, die zweite durch doppelte möglichst horizontale Striche. Genauere Beschreibung im WWW.

kind_von(joseph_I, leopold_I).
kind_von(karl_VI, leopold_I).
kind_von(maria_theresia, karl_VI).
kind_von(joseph_II, maria_theresia).
kind_von(joseph_II, franz_I).
kind_von(leopold_II, maria_theresia).
kind_von(leopold_II, franz_I).
kind_von(marie_antoinette, maria_theresia).
kind_von(franz_II, leopold_II).

gatte_gattin(franz_I, maria_theresia).

:- graphs_marks([kind_von/2,gatte_gattin/2], [P]) <<< P = joseph_II.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum: Postscript-Lösungsannotationen
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Zur besseren Darstellung einer Lösung (Antwortsubstitution) soll diese graphisch (z.B. mittels postscript) dargestellt werden. Die Treiber sollen als DCGs beschrieben werden, die einen Postscript-Text beschreiben. Ein Treiber ist also nichts anderes als eine Relation zwischen einem Term und einem Postscripttext. Hier ein kleines Beispiel. Die Zeile besagt, daß die Variable Cs als Postscripttext dargestellt werden soll. Die Variable Cs wird durch das Nichtterminal box1//0 beschrieben. Fragt man nach den Antworsubstitutionen, so wird der Postscripttext in einem eigenen Fenster dargestellt.

:- postscript(Cs) <<< phrase(box1, Cs).

:- europastadt(Stadt) <<< stadt(Stadt).

Literatur zu Postscript:

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum: Linux Prozess-Memory-Management
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Prozesse teilen gewisse Hauptspeicherbereiche miteinander. Etwa die nicht modifizierbaren Teile unabhängiger Prozessinstanzen, Bibliotheken und die nicht modifizierten Teile zwischen Vater- und Kindprozeß. Daten, die vom Prozeß selbst initialisiert wurden, werden jedoch nicht mit identischen Daten eines anderen Prozesses zusammengelegt. Durch das Zusammenlegen solcher Daten wird der Hauptspeicherbedarf und damit auch das Swapping (paging) in Linux weiter reduziert. Es soll a) gemessen werden, welche Speichereinsparungen dadurch erzielt werden könnten und b) der Linux-Kernel daraufhin adaptiert werden.

Siehe dazu auch das Mergemem-Projekt

Gegenwärtig sind vor allem effiziente Strategien zum Auffinden identischer Seiten von Interesse.

Voraussetzungen: Linux-Kernel

Praktikum: Ein Compiler für binäres Prolog
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Binäres Prolog ist eine stark vereinfachte Prologvariante, die verhältnismäßig einfach zu implementieren ist. Es soll ein Compiler entwickelt werden, der BinWAM-Code erzeugt.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum oder Diplomarbeit: Visualisierung und Animation von Prologmaschinen
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Die Ablaufmechanismen von Prologmaschinen sollen visualisiert werden. Beispiel 2-dimensionale Darstellung von WAM und VAM.

  1. Graphischer Entwurf. Z.B. Wie stellt man Terme, Stacks, Bindungen etc. graphisch dar?
  2. Animation. Für den Ablauf einer Prologmaschine beim Beweis eines konkreten Prologziels soll eine Folge von Bildbesschreibungen generiert werden.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum: Schnittstelle für ein interaktives Programmtransformationssystem für Prolog
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Es soll eine Schnittstelle entworfen werden, um Programmtransformationen in der Programmierumgebung GUPU interaktiv durchführen zu können.

Voraussetzungen: Prologübung

Praktikum: Ein Emacs-Mode für Prolog
Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

Für die Programmierumgebung GUPU wurde ein spezieller Emacs-Mode entwickelt, der das Entwickeln und Testen von Prologprogrammen unterstützt. Es soll ein allgemeiner einsetzbarer Mode zum Entwickeln und Testen von Prologprogrammen entwickelt werden.

Voraussetzungen: Emacs und Emacs-Lisp

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Folgende Personen befassen sich mit diesen Themen:

Markus Raab (markus.raab@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/185185)

Markus Schordan (markus@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18516)

M. Anton Ertl (anton@mips.complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18515)

Ulrich Neumerkel (ulrich@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18513)

eva Kühn (eva@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18512)

Andreas Krall (andi@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18511)

Franz Puntigam (franz@complang.tuwien.ac.at, Tel. 58801/18514)

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