The characteristics of irregular algorithms make a parallel implementation difficult, especially for PC clusters or clusters of SMPs. These characteristics may include an unpredictable access behavior to dynamically changing data structures or strong irregular coupling of computations. Problems are an unknown load distribution and expensive irregular communication patterns for data accesses and redistributions. Thus the parallel implementation of irregular algorithms on distributed memory machines and clusters requires a special organizational mechanism for a dynamic load balance while keeping the communication and administration overhead low. We propose task pool teams for implementing irregular algorithms on clusters of PCs or SMPs. A task pool team combines multithreaded programming using task pools on single nodes with explicit message passing between different nodes. The dynamic load balance mechanism of task pools is generalized to a dynamic load balance scheme for all distributed nodes. We have implemented and compared several versions for task pool teams. As application example, we use the hierarchical radiosity algorithm, which is based on dynamically growing quadtree data structures annotated by varying interaction lists expressing the irregular coupling between the quadtrees. Experiments are performed on a PC cluster and a cluster of SMPs.

A constraint is a formula in first-order logic expressing a relation between values of various domains. In order to solve a constraint, constructing a propositional encoding is a successfully applied technique that benefits from substantial progress made in the development of modern SAT solvers. However, propositional encodings are generally created by developing a problem-specific generator program or by crafting them manually, which often is a time-consuming and error-prone process especially for constraints over complex domains. Therefore, the present thesis introduces the constraint solver CO4 that automatically generates propositional encodings for constraints over structured finite domains written in a syntactical subset of the functional programming language Haskell. This subset of Haskell enables the specification of expressive and concise constraints by supporting user-defined algebraic data types, pattern matching, and polymorphic types, as well as higher-order and recursive functions. The constraint solver CO4 transforms a constraint written in this high-level language into a propositional formula. After an external SAT solver determined a satisfying assignment for the variables in the generated formula, a solution in the domain of discourse is derived. This approach is even applicable for finite restrictions of recursively defined algebraic data types. The present thesis describes all aspects of CO4 in detail: the language used for specifying constraints, the solving process and its correctness, as well as exemplary applications of CO4.

With ubiquitous computing, autonomous cars, and cyber-physical systems (CPS), adaptive software becomes more and more important as computing is increasingly context-dependent. Role-based programming has been proposed to enable adaptive software design without the problem of scattering the context-dependent code. Adaptation is achieved by having objects play roles during runtime. With every role, the object's behavior is modified to adapt to the given context. In recent years, many role-based programming languages have been developed. While they greatly differ in the set of supported features, they all incur in large runtime overheads, resulting in inferior performance. The increased variability and expressiveness of the programming languages have a direct impact on the run-time and memory consumption. In this paper we provide a detailed analysis of state-of-the-art role-based programming languages, with emphasis on performance bottlenecks. We also provide insight on how to overcome these problems.

Ein üblicher Ansatz bei der Parallelisierung von FEM-Verfahren ist die Gebietszerlegung. Typisch hierbei ist, dass die beteiligten Prozessoren weitgehend lokal arbeiten können und nur an wenigen Punkten eine so genannte Koppelrandkommunikation erforderlich ist. Während sich ein solcher Algorithmus recht einfach formal angeben lässt, bedingen die von prozeduralen Sprachen bereitgestellten Mittel eine Anpassung der Programmstruktur an konkrete Kommunikationsbibliotheken und Hardware-Systeme. Abhilfe bringen hier objektorientierte Methoden. Anhand eines parallelen konjugierten Gradientenverfahrens wird die Verwendung von C++ als Implementationssprache demonstriert.

Die PDAs von Palm Inc. und seinen Lizenznehmern werden gerne zur Adress- und Terminverwaltung eingesetzt. Damit ist ihr Leistungspotential jedoch nicht erschöpft. Wer gerne selbst Applikationen für Palm PDAs entwickeln möchte, ist dabei nicht zwingend auf eine windowsbasierte Entwicklungsumgebung angewiesen. Unter Linux gibt es Compiler, Ressourceeditoren und Emulatoren für PalmOS. Ich werde in meinem Vortrag diese Werkzeuge vorstellen, demonstrieren und ein Beispielprogramm zeigen.

Grundlagen der Drucksprache PostScript. Sprachaufbau, Graphik, Sprachelemente, Werkzeuge.

I. Digitale Informationsverarbeitung 1. Historische Entwicklung 2. Algorithmenbegriff 3. Digitale Informationsdarstellung 4. Klassischer Digitalrechner 5. Daten- und Steuerstrukturen 6. Prozedurale Programmierung II. Programmierung und Programmiersprachen 1. Entwicklung der Programmiersprachen 2. Programmierparadigmen 3. Spezifikation und Verifikation von Programmen III. Algorithmen und Datenstrukturen 1. Effizienz und Komplexität 2. Graphen und Bäume 3. Suchverfahren

Abstract This paper introduces a new embedded Java multi-core architecture which shows a significantly better performance for a large number of cores than the related projects JopCMP and jamuth IP multi-core. The cores gain fast access to the shared heap by a fullduplex bus with pipelined transactions. Each core is equipped with local on-chip memory for the Java operand stack and the method cache to further reduce the memory bandwidth requirements. As opposed to the related projects, synchronization is supported on a per object-basis instead of a single lock. Load balancing is implemented in Java and requires no additional hardware. The multi-port memory manager includes an exact and fully concurrent garbage collector for automatic memory management. The design can be synthesized for a variable number of parallel cores and shows a linear increase in chip-space. Three different benchmarks demonstrate the very good scalability of our architecture. Due to limited chip-space on our evaluation platform, the core count could not be increased further than 8. But, we expect a smooth performance decrease.

This report details the design of a garbage collection (GC) module, which introduces modern GC features to the domain of embedded implementations. The described design supports weak references and feeds reference queues. Its architecture allows multiple concurrent application cores operating as mutators on the shared memory managed by the GC module. The garbage collection is exact and fully concurrent so as to enable the uninterrupted computational progress of the mutators. It combines a distributed root marking with a centralized heap scan of the managed memory. It features a novel mark-and-copy GC strategy on a segmented memory, which thereby overcomes both the tremendous space overhead of two-space copying and the compaction race of mark-and-compact approaches. The proposed GC architecture has been practically implemented and proven using the embedded bytecode processor SHAP as a sample testbed. The synthesis results for settings up to three SHAP mutator cores are given and online functional measurements are presented. Basic performance dependencies on the system configuration are evaluated.

Neben Genetik und Lebensstil wirken sich intrauterine Einflüsse dauerhaft auf die Kindesentwicklung aus und sind mitentscheidend über spätere Gesundheit oder Krankheit. Erstmalig veröffentlichten Barker mit Osmond 1986 Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen niedrigem Geburtsgewicht und kardiovaskulären Erkrankungen im Erwachsenenalter. Neben Malnutrition gibt es auch zahlreiche Untersuchungen, dass Stress bzw. vermehrte Cortisolmengen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Erwachsenenalter einhergehen und somit zur sogenannten fetalen Programmierung führen (Benediktsson et al. 1993, Lindsay et al. 1996a, Lindsay et al. 1996b, Doyle et al. 2000, Huh et al. 2008). In dieser Studie sollte überprüft werden, ob sich Impulsivität in der Schwangerschaft dauerhaft auf die fetale Herzentwicklung auswirkt. Damit wurde als Follow-up Bezug zu einer eigenen Untersuchung aus dem Jahr 2009 genommen (Koelsch et al. 2009). Impulsivität, in Form einer moderate Intermittent Explosive Disorder (mIED), stellt eine milde, nicht krankhafte Form einer Verhaltensstörung dar und ist im Wesentlichen durch impulsive Ausbrüche gekennzeichnet, die unverhältnismäßig zum auslösenden Ereignis sind. Betroffene zeigen Merkmale wie stärkere Agitiertheit, größere Stressantworten zu sensorischen Stimuli, erhöhte zentralnervöse Erregbarkeit sowie Ruhelosigkeit und Hyperaktivität (Kolesch et al. 2008). In der Studie von 2009 wurden schwangere Frauen auf Vorliegen einer mIED in einem von Koelsch et al. (2008) entwickelten Verfahren unter Verwendung von EEG-Daten, eines diagnostischen Interviews und eines Fragebogens untersucht. Bei neugeborenen Kindern von Müttern mit mIED (n = 22) wurden EKG-Veränderungen im Vergleich zur Kontrollgruppe (n = 27) gefunden. Einige Parameter der Herzratenvariabilität waren vermindert und die RS-Amplituden der Brustwandableitungen deutlich größer im Vergleich. Bei der gegenwärtigen Follow-up-Untersuchung waren dieselben Kinder fünf bis sechs Jahre alt und wurden erneut auf diese EKG-Veränderungen untersucht. Teilgenommen hatten 15 Kinder von Müttern mit mIED als Versuchsgruppe und 20 Kinder von Müttern ohne mIED als Kontrollgruppe. Es wurden Ruhe-EKGs abgeleitet, die nach Entfernung von Artefakten mindestens zwei Minuten durchgehend sein mussten. Weiter wurden Blutdruck, Kopfumfang, Größe und Gewicht erfasst. Darüber hinaus wurde der Zusammenhang zwischen gesteigerter pränataler Impulsivität der Mutter und einer späteren neurophysiologischen Entwicklungsverzögerung des Kindes überprüft. Zu Impulsivität selbst gibt es in diesem Kontext keine Studien. Jedoch wurde in einigen Studien der Zusammenhang zwischen erhöhtem pränatalem Stress und Ängstlichkeit mit einer verzögerten Entwicklung gesehen (Mughal et al. 2019, Sandmann et al. 2012, Gutteling et al. 2005, Huizink et al. 2003), sodass die Erfragung wichtiger Entwicklungsschritte aus dem Denver Developmental Screening Test (Denver II) (Frankenburg et al. 1992) erfolgte. Die EKGs wurden mit dem Computerprogramm Kardionoon 2.0 (Koelsch et al. 2007) aus-gewertet. Anschließend erfolgte die statistische Auswertung der EKG-Daten, des Blutdrucks, der Größe, des Gewichts, des Kopfumfangs, des Alters und der vergangenen kindlichen Ent-wicklungsschritte im Statistikprogramm SPSS 22 (IBM) mit dem Mann-Whitney-U-Test. Daten zum aktuellen Entwicklungsstand beinhalteten Ja-/Nein-Entscheidungsfragen und wurden mit einem Chi-Quadrat-Test ausgewertet. Die Mittelwerte der RS-Amplituden in den Brustwandableitungen V3-V6 und V3-V5 waren in der Versuchsgruppe signifikant größer als in der Kontrollgruppe (V3-V6: p-Wert = 0,03, V3-V5: p-Wert = 0,021). Somit konnten wir zeigen, dass diese Befunde auch Jahre nach der Geburt noch dargestellt werden können, wobei durch unsere Studie nicht geklärt werden konnte, inwieweit diese Befunde krankhaft bzw. klinisch relevant sind. Die Parameter der Herzratenvariabilität unterschieden sich nicht signifikant. Weiter ließen sich auch keine signifikanten Unterschiede im Blutdruck, Kopfumfang, Größe oder Gewicht finden. Bezüglich der neurophysiologischen Entwicklung konnten Kinder von Müttern mit mIED signifikant eher frei sitzen (p-Wert = 0,046). Weitere Unterschiede zeigten sich nicht. Somit bot sich kein Hinweis auf eine Entwicklungsverzögerung, welche durch maternale Impulsivität bedingt sein könnte. Diese Untersuchung an einer kleinen Stichprobe ließ annehmen, dass die fetale Herzentwicklung durch maternale Impulsivität beeinflusst wird und zeigte somit einen Angriffspunkt, um kardiovaskuläre Erkrankungen vorbeugen zu können. Der Zusammenhang sollte in größeren Studien bestätigt werden.:INHALTSVERZEICHNIS 1 EINFÜHRUNG 1 1.1 Fetale Programmierung 2 1.1.1 Geschichte und Definition 2 1.1.2 Fetale Wachstumsrestriktion und kardiovaskuläre Erkrankungen 3 1.2 Intermittierende explosible Störung (IED) 4 1.3 Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA-Achse) 6 1.3.1 Aufbau und Funktion 6 1.3.2 Die HPA-Achse in der Schwangerschaft 6 1.4 Autonomes Nervensystem und Herzratenvariabilität (HRV) 8 1.4.1 HRV-Definition und Methoden der Betrachtung 9 1.4.2 Die HRV und kardiovaskuläre Mortalität 10 1.4.2.1 HRV und Hypertonus 11 1.4.2.2 HRV und Diabetes mellitus Typ II 12 1.5 Das pränatale Herz 13 1.5.1 Pränatale Entwicklung der Myozyten 13 1.5.2 Einfluss von Hypercortisolämie auf die Herzentwicklung 14 1.6 Pränataler Stress und neurophysiologische Kindesentwicklung 16 1.7 Zusammenfassung der Studie von Koelsch et al. (2009) zum Einfluss von maternaler Impulsivität auf die pränatale Entwicklung des Fetus 16 2 AUFGABENSTELLUNG 18 3 MATERIALIEN UND METHODEN 20 3.1 Stichprobenbeschreibung 20 3.2 Untersuchungsablauf 21 3.3 Datenerfassung der EKGs 22 3.4 Datenanalyse der EKGs 23 3.4.1 HRV 23 3.4.2 RS-Amplituden der QRS-Komplexe 23 3.4.3 Statistische Auswertung 23 4 ERGEBNISSE 25 4.1 Alters- und Geschlechtsverteilung beider Gruppen 25 4.2 HRV 25 4.3 RS-Amplituden der QRS-Komplexe 28 4.4 Blutdruck 31 4.5 Größe, Gewicht, Kopfumfang und Alter 31 4.6 Neurophysiologische Entwicklungsschritte 32 5 DISKUSSION 33 6 ZUSAMMENFASSUNG DER ARBEIT 37 7 LITERATURVERZEICHNIS 40 8 ANLAGEN 50 Anlage A: Diagnosekriterien der IED nach DSM-5 (APA 2013) 50 Anlage B: Fragebogen zur Erfassung der Untersuchungsdaten 51 ERKLÄRUNG ÜBER DIE EIGENSTÄNDIGE ABFASSUNG DER ARBEIT 53 LEBENSLAUF 54 DANKSAGUNG 55