University, Diss., 2001--Dortmund.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Berlin.

Zugl.: Magdeburg, Univ., Diss., 2008

Die Ausnutzung von gemischter Parallelität durch parallele Tasks führt im Vergleich mit reiner Datenparallelität und reiner Taskparallelität häufig zu effizienteren und flexibleren parallelen Implementierungen. In der vorliegenden Dissertation wird mit dem CM-task Programmiermodell eine Erweiterung des Standardmodells der parallelen Tasks vorgestellt. Damit wird die Modellierung von Kommunikationsoperationen zwischen zeitgleich ausgeführten parallelen Tasks unterstützt, was zur besseren Strukturierung von parallelen Anwendungen mit einem regelmäßigen Datenaustausch zwischen verschiedenen Programmteilen beiträgt. Für das CM-task Programmiermodell wird das zugehörige Schedulingproblem definiert und ein entsprechender Schedulingalgorithmus vorgestellt. Die Anwendungsentwicklung im CM-task Programmiermodell wird durch das CM-task Compilerframework unterstützt, das eine gegebene plattformunabhängige Spezifiktion eines parallelen Algorithmus schrittweise in ein plattformspezifisches Koordinationsprogramm übersetzt. Das Koordinationsprogramm enthält Programmcode zum Anlegen und Verwalten der benötigten Prozessorgruppen, zum Ausführen der vom Anwender bereitgestellten CM-tasks auf diesen Prozessorgruppen sowie zur Realisierung der benötigten Datenumverteilungsoperationen zwischen den Prozessorgruppen. Der Aufbau und die Schnittstellen des CM-task Compilerframeworks werden in der vorliegenden Dissertation detailliert beschrieben. Anhand verschiedener Anwendungen aus dem wissenschaftlichen Rechnens wird die Einsetzbarkeit des CM-task Programmiermodells und des CM-task Compilerframeworks demonstriert. / Mixed parallel programming models based on parallel tasks often lead to more efficient and more flexible implementations compared to pure data and pure task parallelism. In this thesis, the CM-task programming model is proposed which extends standard parallel tasks such that communication phases between concurrently executed parallel tasks can be modeled thus allowing a better structuring of parallel applications that require a frequent data exchange between different program parts. Based on the CM-task programming model the CM-task scheduling problem is defined and a scheduling algorithm is proposed. The development of parallel applications within the CM-task programming model is supported by the CM-task compiler framework, which transforms a given platform independent specification of a parallel algorithm into a platform specific coordination program. The coordination program is responsible for the creation and the management of the required processor groups, the execution of the user provided CM-tasks on these processor groups and for the implementation of the data re-distribution operations between these processor groups. The architecture and the interfaces of the CM-task compiler framework are explained in detail. The applicability of the CM-task programming model and the CM-task compiler framework are demonstrated for several scientific applications.

Die „Liste der fachlichen Nachschlagewerke zu den Normdateien“ stellt mit ihren derzeit mehr als 1.800 Einträgen ein verbindliches Arbeitsinstrument für die tägliche Praxis in der kooperativen Normdatenpflege des deutschsprachigen Raumes, speziell für die Terminologiearbeit in der bibliothekarischen Sacherschließung, dar. In jedem Normdatensatz der Schlagwortnormdatei (SWD) werden für den Nachweis und die Begründung der Ansetzungs- und Verweisungsformen eines Deskriptors im Feld „Quelle“ Referenzwerke aus der so genannten Prioritätenliste (Rangfolge der Nachschlagewerke), darüber hinaus aus der gesamten NSW-Liste, festgehalten und normiert abgekürzt. Diese Liste erscheint – von der Deutschen Nationalbibliothek (DNB) regelmäßig aktualisiert – jährlich in gedruckter Form mit einem Änderungsdienst (Änderungen, Neuauflagen; Neuaufnahmen) und steht seit einigen Jahren auch elektronisch abrufbar bereit. Dennoch ist sie „in die Jahre“ gekommen. Eine verbesserte Form der NSW-Liste war daher ein langjähriges Desiderat. In dem Vortrag wird über die konzipierten Funktionalitäten, die datentechnische Realisierung, die praktische Verwendung, den aktuellen Entwicklungsstand und die potenzielle Weiterentwicklung des neuen NSW-Tools berichtet. Die Normdateiarbeit ist komplex und anspruchsvoll. Durch die praxisorientierte Aufbereitung in diesem Tool wird die Einhaltung der für alle Neuansetzungen verbindlichen Rangfolge ganz entscheidend erleichtert, was von Beginn an die Qualität jedes Normdatensatzes erhöht. Den größten Zeitgewinn in der täglichen Praxis bringt der sofortige Zugriff auf verlinkte Volltexte. - Angesichts des zunehmenden multilateralen Datentausches bei gleichzeitiger dramatischer Verknappung personeller Ressourcen trotz eines erheblichen Anstiegs des inhaltlich zu erschließenden Literaturaufkommens wird dies im Workflow des vor kurzem eingeführten Online-Redaktionsverfahrens (ONR) für Normdaten der wohl nachhaltigste Effekt von „NSW online“ sein und auch in der künftigen Gemeinsamen Normdatei (GND) bleiben.

As a consequence of the highly increasing cross-linking of computer systems in computer networks, the possibilities for accessing programs operated at these machines is becoming more and more independent from the possibilities of having physical access to them. Thus the former existing physical access controls have to be replaced by logical access controls which ensure that computer systems are only used for the intended purpose and that the stored data are handled securely and confidentially. The efficiency of such logical protection mechanism is verified by applying software security tests. During such tests it is proved whether security functions can be bypassed especially by exploiting software errors. In this diploma thesis approaches for the automation of software security tests are examined regarding their effectiveness and applicability. The results are used to introduce a requirement and evaluation model for the qualitative analysis of such security evaluation automation approaches. Additionally, the assertion is made that a highly automated software security evaluation is not a sensible development goal referring to the estimated cost-benefit ratio which is gained by trying to realise this goal. Based on this assertion, this diploma thesis discusses how to join the capabilities of a human tester and a software evaluation assistance system in an efficient test process. Based on this considerations, the design and implementation of a software security evaluation system which has been developed prototypically for this diploma thesis is described. This system significantly involves the human tester in the evaluation process but provides approaches for automation where possible. Furthermore this proof-of-concept prototype is evaluated regarding its practical applicability. / Durch die zunehmende starke Vernetzung von Computertechnologie wird die Möglichkeit des Zugriffs auf einzelne Computersysteme und den darauf ablaufenden Programmen zunehmend ebenso stark unabhängig von den physischen Zugangsmöglichkeiten des Zugreifenden zu diesen Systemen. Diese wegfallenden physischen Zugangsbarrieren müssen deshalb durch logische Zugriffsbeschränkungen ersetzt werden, die sicherstellen, dass Computersysteme nur zu den vorgesehen Zwecken verwendet und die darin gespeicherten Daten sicher und vertraulich verarbeitet werden. Die Wirksamkeit dieser logischen Schutzmechanismen wird mit Hilfe von s.g. Softwaresicherheitstests verifiziert. Dabei wird insbesondere überprüft, inwiefern Schutzfunktionen durch Zuhilfenahme von in der Software vorhandenen Programmfehlern umgangen werden können. Diese Diplomarbeit überprüft bestehende Ansätze für die Automatisierung solcher Sicherheitstests hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und Anwendbarkeit. Aus den Resultaten dieser Untersuchung wird ein allgemeines Anforderungs- und Bewertungsmodell entwickelt, welches die qualitative Bewertung von Ansätzen zur Sicherheitstestautomatisierung zulässt. Desweiteren wird die Behauptung aufgestellt, dass die Forderung nach einer zu starken Automatisierung des Testverfahrens sich ungünstig gegenüber des Kosten-Nutzen-Verhältnisses auswirkt, welches bei der Realisierung dieser Forderungen zu erwarten ist. Darauf aufbauend versucht die Diplomarbeit abzugrenzen, wie sich die Fähigkeiten des menschlichen Testers und eines teilautomatisierbaren Softwaresystems effizient in einem Sicherheitstestprozess verbinden lassen. Basierend auf diesen Betrachtungen wird beschrieben, wie ein Sicherheitsevaluierungssystem, welches prototypisch für diese Diplomarbeit entwickelt wurde, den Menschen zur Erstellung von Testalgorithmen einbindet aber, wenn dies zweckmäßig ist, Automatisierungen ermöglicht. Dieses System wird daraufhin auf seine praktische Anwendbarkeit untersucht.

As a consequence of the highly increasing cross-linking of computer systems in computer networks, the possibilities for accessing programs operated at these machines is becoming more and more independent from the possibilities of having physical access to them. Thus the former existing physical access controls have to be replaced by logical access controls which ensure that computer systems are only used for the intended purpose and that the stored data are handled securely and confidentially. The efficiency of such logical protection mechanism is verified by applying software security tests. During such tests it is proved whether security functions can be bypassed especially by exploiting software errors. In this diploma thesis approaches for the automation of software security tests are examined regarding their effectiveness and applicability. The results are used to introduce a requirement and evaluation model for the qualitative analysis of such security evaluation automation approaches. Additionally, the assertion is made that a highly automated software security evaluation is not a sensible development goal referring to the estimated cost-benefit ratio which is gained by trying to realise this goal. Based on this assertion, this diploma thesis discusses how to join the capabilities of a human tester and a software evaluation assistance system in an efficient test process. Based on this considerations, the design and implementation of a software security evaluation system which has been developed prototypically for this diploma thesis is described. This system significantly involves the human tester in the evaluation process but provides approaches for automation where possible. Furthermore this proof-of-concept prototype is evaluated regarding its practical applicability. / Durch die zunehmende starke Vernetzung von Computertechnologie wird die Möglichkeit des Zugriffs auf einzelne Computersysteme und den darauf ablaufenden Programmen zunehmend ebenso stark unabhängig von den physischen Zugangsmöglichkeiten des Zugreifenden zu diesen Systemen. Diese wegfallenden physischen Zugangsbarrieren müssen deshalb durch logische Zugriffsbeschränkungen ersetzt werden, die sicherstellen, dass Computersysteme nur zu den vorgesehen Zwecken verwendet und die darin gespeicherten Daten sicher und vertraulich verarbeitet werden. Die Wirksamkeit dieser logischen Schutzmechanismen wird mit Hilfe von s.g. Softwaresicherheitstests verifiziert. Dabei wird insbesondere überprüft, inwiefern Schutzfunktionen durch Zuhilfenahme von in der Software vorhandenen Programmfehlern umgangen werden können. Diese Diplomarbeit überprüft bestehende Ansätze für die Automatisierung solcher Sicherheitstests hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und Anwendbarkeit. Aus den Resultaten dieser Untersuchung wird ein allgemeines Anforderungs- und Bewertungsmodell entwickelt, welches die qualitative Bewertung von Ansätzen zur Sicherheitstestautomatisierung zulässt. Desweiteren wird die Behauptung aufgestellt, dass die Forderung nach einer zu starken Automatisierung des Testverfahrens sich ungünstig gegenüber des Kosten-Nutzen-Verhältnisses auswirkt, welches bei der Realisierung dieser Forderungen zu erwarten ist. Darauf aufbauend versucht die Diplomarbeit abzugrenzen, wie sich die Fähigkeiten des menschlichen Testers und eines teilautomatisierbaren Softwaresystems effizient in einem Sicherheitstestprozess verbinden lassen. Basierend auf diesen Betrachtungen wird beschrieben, wie ein Sicherheitsevaluierungssystem, welches prototypisch für diese Diplomarbeit entwickelt wurde, den Menschen zur Erstellung von Testalgorithmen einbindet aber, wenn dies zweckmäßig ist, Automatisierungen ermöglicht. Dieses System wird daraufhin auf seine praktische Anwendbarkeit untersucht.

Die „Liste der fachlichen Nachschlagewerke zu den Normdateien“ stellt mit ihren derzeit mehr als 1.800 Einträgen ein verbindliches Arbeitsinstrument für die tägliche Praxis in der kooperativen Normdatenpflege des deutschsprachigen Raumes, speziell für die Terminologiearbeit in der bibliothekarischen Sacherschließung, dar. In jedem Normdatensatz der Schlagwortnormdatei (SWD) werden für den Nachweis und die Begründung der Ansetzungs- und Verweisungsformen eines Deskriptors im Feld „Quelle“ Referenzwerke aus der so genannten Prioritätenliste (Rangfolge der Nachschlagewerke), darüber hinaus aus der gesamten NSW-Liste, festgehalten und normiert abgekürzt. Diese Liste erscheint – von der Deutschen Nationalbibliothek (DNB) regelmäßig aktualisiert – jährlich in gedruckter Form mit einem Änderungsdienst (Änderungen, Neuauflagen; Neuaufnahmen) und steht seit einigen Jahren auch elektronisch abrufbar bereit. Dennoch ist sie „in die Jahre“ gekommen. Eine verbesserte Form der NSW-Liste war daher ein langjähriges Desiderat. In dem Vortrag wird über die konzipierten Funktionalitäten, die datentechnische Realisierung, die praktische Verwendung, den aktuellen Entwicklungsstand und die potenzielle Weiterentwicklung des neuen NSW-Tools berichtet. Die Normdateiarbeit ist komplex und anspruchsvoll. Durch die praxisorientierte Aufbereitung in diesem Tool wird die Einhaltung der für alle Neuansetzungen verbindlichen Rangfolge ganz entscheidend erleichtert, was von Beginn an die Qualität jedes Normdatensatzes erhöht. Den größten Zeitgewinn in der täglichen Praxis bringt der sofortige Zugriff auf verlinkte Volltexte. - Angesichts des zunehmenden multilateralen Datentausches bei gleichzeitiger dramatischer Verknappung personeller Ressourcen trotz eines erheblichen Anstiegs des inhaltlich zu erschließenden Literaturaufkommens wird dies im Workflow des vor kurzem eingeführten Online-Redaktionsverfahrens (ONR) für Normdaten der wohl nachhaltigste Effekt von „NSW online“ sein und auch in der künftigen Gemeinsamen Normdatei (GND) bleiben.

Eine Herausforderung der Parallelverarbeitung ist das Erreichen von Skalierbarkeit großer paralleler Anwendungen für verschiedene parallele Systeme. Das zentrale Problem ist, dass die Ausführung einer Anwendung auf einem parallelen System sehr gut sein kann, die Portierung auf ein anderes System in der Regel jedoch zu schlechten Ergebnissen führt. Durch die Verwendung des Programmiermodells der parallelen Tasks mit Abhängigkeiten kann die Skalierbarkeit für viele parallele Algorithmen deutlich verbessert werden. Die Programmierung mit parallelen Tasks führt zu Task-Graphen mit Abhängigkeiten zur Darstellung einer parallelen Anwendung, die auch als gemischt-parallele Anwendung bezeichnet wird. Die Grundlage für eine effiziente Abarbeitung einer gemischt-parallelen Anwendung bildet ein geeigneter Schedule, der eine effiziente Abbildung der parallelen Tasks auf die Prozessoren des parallelen Systems vorgibt. Für die Berechnung eines Schedules werden Schedulingalgorithmen eingesetzt. Ein zentrales Problem bei der Bestimmung eines Schedules für gemischt-parallele Anwendungen besteht darin, dass das Scheduling bereits für Single-Prozessor-Tasks mit Abhängigkeiten und ein paralleles System mit zwei Prozessoren NP-hart ist. Daher existieren lediglich Approximationsalgorithmen und Heuristiken um einen Schedule zu berechnen. Eine Möglichkeit zur Berechnung eines Schedules sind layerbasierte Schedulingalgorithmen. Diese Schedulingalgorithmen bilden zuerst Layer unabhängiger paralleler Tasks und berechnen den Schedule für jeden Layer separat. Eine Schwachstelle dieser Schedulingalgorithmen ist das Zusammenfügen der einzelnen Schedules zum globalen Schedule. Der vorgestellte Algorithmus Move-blocks bietet eine elegante Möglichkeit das Zusammenfügen zu verbessern. Dies geschieht durch eine Verschmelzung der Schedules aufeinander folgender Layer. Obwohl eine Vielzahl an Schedulingalgorithmen für gemischt-parallele Anwendungen existiert, gibt es bislang keine umfassende Unterstützung des Schedulings durch Programmierwerkzeuge. Im Besonderen gibt es keine Schedulingumgebung, die eine Vielzahl an Schedulingalgorithmen in sich vereint. Die Vorstellung der flexiblen, komponentenbasierten und erweiterbaren Schedulingumgebung SEParAT ist der zweite Fokus dieser Dissertation. SEParAT unterstützt verschiedene Nutzungsszenarien, die weit über das reine Scheduling hinausgehen, z.B. den Vergleich von Schedulingalgorithmen und die Erweiterung und Realisierung neuer Schedulingalgorithmen. Neben der Vorstellung der Nutzungsszenarien werden sowohl die interne Verarbeitung eines Schedulingdurchgangs als auch die komponentenbasierte Softwarearchitektur detailliert vorgestellt.