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Here's a selection of possible bachelor and master topics. If you're interested in one of them, don't hesitate to contact us! We'll sit down, have tea, and talk about what we great things we could do together.

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Table of Contents

Graph Layout

Advisors: Ulf Rüegg, Christoph Daniel Schulze.

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Modeling Pragmatics

Advisors: Reinhard von Hanxleden, Ulf Rüegg, Christoph Daniel Schulze.

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Hier eine Themenübersicht, gefolgt von etwas detaillierteren Darstellungen. Generell sind Themenvariationen möglich, und auch selbst definierte Themen aus dem Bereich Echtzeitsysteme/Eingebettete Systeme können gerne besprochen werden. Ein weiterer 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.

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.

Die möglichen Themen sind im Folgenden thematisch gruppiert. Die Zahlen vor der Themenbeschreibung stehen für Prioritäten. Je kleiner die Zahl, desto wichtiger ist uns das Thema.

Outline

Table of Contents
excludeOutline

Automatic Graph Layout

Advisors: Christoph Daniel Schulze, Reinhard von Hanxleden.

Ein sehr wichtiges Gebiet für uns ist 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). 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.

Wir verfolgen drei Themenbereiche, die zusammen solche Probleme lösen und den Nutzen von automatischem Layout erhöhen sollen:

» Algorithmen-Entwicklung. Wir implementieren vorhandene Ansätze zum Layout von Graphen in Java und binden sie in unser Projekt 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.

» 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.

Die Entwicklung geschieht im Eclipse Layout Kernel-Projekt (kurz ELK), einem offiziellen Eclipse-Projekt welches hauptsächlich wir betreuen und weiter entwickeln. Ergebnisse in diesem Bereich fließen damit einer tatsächlich existierenden Nutzerbasis zu.

Modeling Pragmatics

Advisors: Christoph Daniel Schulze, Reinhard von Hanxleden

  • Post-Processing Label Placement with Label Management (Bachelor, Master)
    This is about implementing a stand-alone label placement algorithm that can place node and edge labels after everything else has already been placed. Since there might not be enough space to place all labels, the algorithm should provide different options of coping with such situations. One would be to hide such labels, another one would be to apply label management to them.
  • Standalone Edge Routing (Master)
  • Compound Graph Exploration (Bachelor, Master)
    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.

Semantics and Synchronous Languages

Advisors: Christian Motika, Steven Smyth

  • Automatic documentation generation for model-based languages (Bachelor)
    Develop an automatic SCCharts documentation & comment system
  • Merging SCCharts and KLOTS (Bachelor)
    Implement KLOTS as demonstrator extension of the KIELER SCCharts implementation
  • On the usability of the KIELER SCCharts compiler (Bachelor)
    Evaluate the actual implementation of the KIELER SCCharts compiler and provide suggestions for improvements, i.e. the usability as standalone (commandline) compiler
  • Validation Manager for Models (Bachelor/Master)
    Develop an integrated, flexible and generic syntactic validation framework for models (e.g. Esterel or SyncCharts).
  • SCCharts compiler validation with Esterel (Bachelor/Master)
    Automate the validation of the SCCharts compiler using the Esterel simulation.
  • Transformation from SCCharts to Esterel (Bachelor/Master)
    Develop a transformation in Xtend2 to generate Esterel code for SCCharts.
  • Hardware Synthesis from SCCharts to FPGA (Bachelor/Master)
    Use the circuit-based code generation approach to produce code for FPGAs
  • Optimization of the SCCharts compiler Improvements to Spline Edge Routing (Bachelor, Master)
    Spline edge routing closely follows the routes orthogonal edges would take. A Bachelor's thesis could work on improving how splines connect to their end points to make the results look more natural. A Master's thesis could look at improving the routes splines take through a diagram more generally.
  • Interactivity for Further Diagram Elements and Layout Algorithms (Bachelor, Master)
  • Relative Interactivity Constraints (Bachelor, Master)
  • Polishing and Evaluating Interactive User Experiences (Bachelor, Master)
  • Interaction Techniques for Large Diagrams (Bachelor, Master)
  • Control Flow Graph Exploration / Visualization (Bachelor)
    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.

Further possible thesis topics can be found in ELK's GitHub repository. Note, however, that some issues there may already be worked on.

Semantics, Synchronous Languages and Model-based Design

Advisors: Steven Smyth, Alexander Schulz-Rosengarten, Reinhard v. Hanxleden

Synchronous languages are well-established for the design of embedded, in particular safety-critical systems. One of our research areas concerns the further development of such languages and their efficient compilation. Specifically, we explore the paradigm of "sequential constructiveness" for reconciling familiar, imperative programming concepts with the sound grounding of synchronous languages. One language we have developed to try out and validate our concepts is the SCCharts language, which keeps evolving and thus offers many opportunities for student theses.

SCCharts Code Generation & Optimizations

  • Optimization of the SCCharts compiler/transformations (Bachelor/Master)
    Profile the actual SCCharts compiler/transformations and apply optimizations; also evaluate the possibility to use multiple cores for compilation
  • Optimization of the SCCharts transformations (Bachelor/Master)
    Profile the actual SCCharts transformations and apply optimizations
  • SCCharts Andriod backend for Mini Drones .
  • Efficient data dependency & scheduling analyses in SCCharts (Master/Bachelor)
    Implement analyses for data dependencies and scheduling (e.g. tick boundaries) for SCCharts to improve static scheduling of the compiler.
  • Javascript code generation (Bachelor/Master)  [work in progress, Bachelor/Master project summer term 2015]
    Develop a new code generation backend for SCCharts for Andriod applications with Mini Drones as demonstrator
  • On the pragmatics of modelling large models in SCCharts (Bachelor/Master)
    Evaluate the possibilities to create and maintain large models in model-based languages (i.e. SCCharts) and provide suggestions for improvements
  • Extend the SC MoC to handle priority-based variable accesses
    Implement a javascript code generation for SCCharts. Integrate with simulation and (environment) visualization to deploy a complete example as standalone web page. Compare with HipHop.js based on Esterel.

SCCharts Simulation

  • Visualization of Model-based Simulation via Tracing (Bachelor/Master)
    Add priorities to variable accesses to extend the SC MoC and therefore the number of valid sequentially constructive synchronous programs.
    Detecting tick boundaries in SCCharts Use the already implemented Model-to-Model-Tracing in KIELER to visualize simulations. 
  • Core SCCharts Interpreter with dynamic Scheduling (Master/Bachelor)
    Implement an algorithm that detects tick boundaries (in concurrent) threads and therefore improves the schedulingEfficient data dependency analyses in SCCharts Interpreter for Core SCCharts that supports SC Policies.
  • Live Debugging of Statecharts (Master/Bachelor)
    Implement data dependency analyses for SCCharts to improve static scheduling of the compilerKIELER evaluation environment for synchronous languages a dedicated debugging view for SCCharts.
  • Microstep-Simulation of Statecharts (Master/Bachelor)
    Develop Implement a reliable evaluation environment to compare common synchronous languages (i.e. Esterel/SyncCharts & SCCharts)Raceyard evaluation method to do microstep simulation with SCCharts.

Model-based C Code Compilation

  • Execution of Recursive Dataflow Code (Master/Bachelor)Evaluate the possibility for the use of SCCharts in the Raceyard context and pave the way for future experiments
  • Quartz (Master)
    Integrate the synchronous Quartz language into KIELER for validation purposes and teaching.
  • Implementation of a priority-based compilation approach (Master) [work in progress, Caroline Butschek]
    Implement the SyncCharts priority-based compilation approach into the SCCharts compiler chain.
  • From Esterel to SCL (Master) [work in progress, Karsten Rathlev]
    Implement transformations that translate Esterel programs to SCL 
  • Curing Schizophrenia in SCCharts (Master)
    Develop new synchronizer to handle schizophrenia properly (e.g. depth join).
  • Railway 4.0 (Master) [work in progress, Nis Wechselberg]
    Design a new and modern hardware controlling (Version 4) for the railway installation.

PRETSY / PRETSY2

Advisors: Insa Fuhrmann, Steven Smyth

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Miscellaneous Topics

Advisors: to be determined.

  • Developing an Info Screen (Bachelor)
    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.Execution of Concurrent Dataflow Code (Master/Bachelor)
    Modify the model-based dataflow compiler in KIELER so that it is able to compile recursive/concurrent C programs.
    For Master students: Implement both.

Blech

  • Extraction of mode diagrams from Blech
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