@phdthesis{Seuring2000,
  author    = {Seuring, Markus},
  title     = {Output space compaction for testing and concurrent checking},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000165},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der Dissertation werden neue Entwurfsmethoden f{\"u}r Kompaktoren f{\"u}r die Ausg{\"a}nge von digitalen Schaltungen beschrieben, die die Anzahl der zu testenden Ausg{\"a}nge drastisch verkleinern und dabei die Testbarkeit der Schaltungen nur wenig oder gar nicht verschlechtern. Der erste Teil der Arbeit behandelt f{\"u}r kombinatorische Schaltungen Methoden, die die Struktur der Schaltungen beim Entwurf der Kompaktoren ber{\"u}cksichtigen. Verschiedene Algorithmen zur Analyse von Schaltungsstrukturen werden zum ersten Mal vorgestellt und untersucht. Die Komplexit{\"a}t der vorgestellten Verfahren zur Erzeugung von Kompaktoren ist linear bez{\"u}glich der Anzahl der Gatter in der Schaltung und ist damit auf sehr große Schaltungen anwendbar. Im zweiten Teil wird erstmals ein solches Verfahren f{\"u}r sequentielle Schaltkreise beschrieben. Dieses Verfahren baut im wesentlichen auf das erste auf. Der dritte Teil beschreibt eine Entwurfsmethode, die keine Informationen {\"u}ber die interne Struktur der Schaltung oder {\"u}ber das zugrundeliegende Fehlermodell ben{\"o}tigt. Der Entwurf basiert alleine auf einem vorgegebenen Satz von Testvektoren und die dazugeh{\"o}renden Testantworten der fehlerfreien Schaltung. Ein nach diesem Verfahren erzeugter Kompaktor maskiert keinen der Fehler, die durch das Testen mit den vorgegebenen Vektoren an den Ausg{\"a}ngen der Schaltung beobachtbar sind.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Chen2023,
  author    = {Chen, Junchao},
  title     = {A self-adaptive resilient method for implementing and managing the high-reliability processing system},
  doi       = {10.25932/publishup-58313},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-583139},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XXIII, 167},
  year      = {2023},
  abstract  = {As a result of CMOS scaling, radiation-induced Single-Event Effects (SEEs) in electronic circuits became a critical reliability issue for modern Integrated Circuits (ICs) operating under harsh radiation conditions. SEEs can be triggered in combinational or sequential logic by the impact of high-energy particles, leading to destructive or non-destructive faults, resulting in data corruption or even system failure. Typically, the SEE mitigation methods are deployed statically in processing architectures based on the worst-case radiation conditions, which is most of the time unnecessary and results in a resource overhead. Moreover, the space radiation conditions are dynamically changing, especially during Solar Particle Events (SPEs). The intensity of space radiation can differ over five orders of magnitude within a few hours or days, resulting in several orders of magnitude fault probability variation in ICs during SPEs. This thesis introduces a comprehensive approach for designing a self-adaptive fault resilient multiprocessing system to overcome the static mitigation overhead issue. This work mainly addresses the following topics: (1) Design of on-chip radiation particle monitor for real-time radiation environment detection, (2) Investigation of space environment predictor, as support for solar particle events forecast, (3) Dynamic mode configuration in the resilient multiprocessing system. Therefore, according to detected and predicted in-flight space radiation conditions, the target system can be configured to use no mitigation or low-overhead mitigation during non-critical periods of time. The redundant resources can be used to improve system performance or save power. On the other hand, during increased radiation activity periods, such as SPEs, the mitigation methods can be dynamically configured appropriately depending on the real-time space radiation environment, resulting in higher system reliability. Thus, a dynamic trade-off in the target system between reliability, performance and power consumption in real-time can be achieved. All results of this work are evaluated in a highly reliable quad-core multiprocessing system that allows the self-adaptive setting of optimal radiation mitigation mechanisms during run-time. Proposed methods can serve as a basis for establishing a comprehensive self-adaptive resilient system design process. Successful implementation of the proposed design in the quad-core multiprocessor shows its application perspective also in the other designs.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Nordmann2020,
  author    = {Nordmann, Paul-Patrick},
  title     = {Fehlerkorrektur von Speicherfehlern mit Low-Density-Parity-Check-Codes},
  doi       = {10.25932/publishup-48048},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-480480},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {IV, 99, XII},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die Fehlerkorrektur in der Codierungstheorie besch{\"a}ftigt sich mit der Erkennung und Behebung von Fehlern bei der {\"U}bertragung und auch Sicherung von Nachrichten. Hierbei wird die Nachricht durch zus{\"a}tzliche Informationen in ein Codewort kodiert. Diese Kodierungsverfahren besitzen verschiedene Anspr{\"u}che, wie zum Beispiel die maximale Anzahl der zu korrigierenden Fehler und die Geschwindigkeit der Korrektur. Ein g{\"a}ngiges Codierungsverfahren ist der BCH-Code, welches industriell f{\"u}r bis zu vier Fehler korrigiere Codes Verwendung findet. Ein Nachteil dieser Codes ist die technische Durchlaufzeit f{\"u}r die Berechnung der Fehlerstellen mit zunehmender Codel{\"a}nge. Die Dissertation stellt ein neues Codierungsverfahren vor, bei dem durch spezielle Anordnung kleinere Codel{\"a}ngen eines BCH-Codes ein langer Code erzeugt wird. Diese Anordnung geschieht {\"u}ber einen weiteren speziellen Code, einem LDPC-Code, welcher f{\"u}r eine schneller Fehlererkennung konzipiert ist. Hierf{\"u}r wird ein neues Konstruktionsverfahren vorgestellt, welches einen Code f{\"u}r einen beliebige L{\"a}nge mit vorgebbaren beliebigen Anzahl der zu korrigierenden Fehler vorgibt. Das vorgestellte Konstruktionsverfahren erzeugt zus{\"a}tzlich zum schnellen Verfahren der Fehlererkennung auch eine leicht und schnelle Ableitung eines Verfahrens zu Kodierung der Nachricht zum Codewort. Dies ist in der Literatur f{\"u}r die LDPC-Codes bis zum jetzigen Zeitpunkt einmalig. Durch die Konstruktion eines LDPC-Codes wird ein Verfahren vorgestellt wie dies mit einem BCH-Code kombiniert wird, wodurch eine Anordnung des BCH-Codes in Bl{\"o}cken erzeugt wird. Neben der allgemeinen Beschreibung dieses Codes, wird ein konkreter Code f{\"u}r eine 2-Bitfehlerkorrektur beschrieben. Diese besteht aus zwei Teilen, welche in verschiedene Varianten beschrieben und verglichen werden. F{\"u}r bestimmte L{\"a}ngen des BCH-Codes wird ein Problem bei der Korrektur aufgezeigt, welche einer algebraischen Regel folgt. Der BCH-Code wird sehr allgemein beschrieben, doch existiert durch bestimmte Voraussetzungen ein BCH-Code im engerem Sinne, welcher den Standard vorgibt. Dieser BCH-Code im engerem Sinne wird in dieser Dissertation modifiziert, so dass das algebraische Problem bei der 2-Bitfehler Korrektur bei der Kombination mit dem LDPC-Code nicht mehr existiert. Es wird gezeigt, dass nach der Modifikation der neue Code weiterhin ein BCH-Code im allgemeinen Sinne ist, welcher 2-Bitfehler korrigieren und 3-Bitfehler erkennen kann. Bei der technischen Umsetzung der Fehlerkorrektur wird des Weiteren gezeigt, dass die Durchlaufzeiten des modifizierten Codes im Vergleich zum BCH-Code schneller ist und weiteres Potential f{\"u}r Verbesserungen besitzt. Im letzten Kapitel wird gezeigt, dass sich dieser modifizierte Code mit beliebiger L{\"a}nge eignet f{\"u}r die Kombination mit dem LDPC-Code, wodurch dieses Verfahren nicht nur umf{\"a}nglicher in der L{\"a}nge zu nutzen ist, sondern auch durch die schnellere Dekodierung auch weitere Vorteile gegen{\"u}ber einem BCH-Code im engerem Sinne besitzt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Morozov2005,
  author    = {Morozov, Alexei},
  title     = {Optimierung von Fehlererkennungsschaltungen auf der Grundlage von komplement{\"a}ren Erg{\"a}nzungen f{\"u}r 1-aus-3 und Berger Codes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5360},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Dissertation stellt eine neue Herangehensweise an die L{\"o}sung der Aufgabe der funktionalen Diagnostik digitaler Systeme vor. In dieser Arbeit wird eine neue Methode f{\"u}r die Fehlererkennung vorgeschlagen, basierend auf der Logischen Erg{\"a}nzung und der Verwendung von Berger-Codes und dem 1-aus-3 Code. Die neue Fehlererkennungsmethode der Logischen Erg{\"a}nzung gestattet einen hohen Optimierungsgrad der ben{\"o}tigten Realisationsfl{\"a}che der konstruierten Fehlererkennungsschaltungen. Außerdem ist eins der wichtigen in dieser Dissertation gel{\"o}sten Probleme die Synthese vollst{\"a}ndig selbstpr{\"u}fender Schaltungen.},
  subject      = {logische Erg{\"a}nzung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Frank2024,
  author    = {Frank, Mario},
  title     = {On synthesising Linux kernel module components from Coq formalisations},
  doi       = {10.25932/publishup-64255},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-642558},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {IX, 78},
  year      = {2024},
  abstract  = {This thesis presents an attempt to use source code synthesised from Coq formalisations of device drivers for existing (micro)kernel operating systems, with a particular focus on the Linux Kernel. In the first part, the technical background and related work are described. The focus is here on the possible approaches to synthesising certified software with Coq, namely the extraction to functional languages using the Coq extraction plugin and the extraction to Clight code using the CertiCoq plugin. It is noted that the implementation of CertiCoq is verified, whereas this is not the case for the Coq extraction plugin. Consequently, there is a correctness guarantee for the generated Clight code which does not hold for the code being generated by the Coq extraction plugin. Furthermore, the differences between user space and kernel space software are discussed in relation to Linux device drivers. It is elaborated that it is not possible to generate working Linux kernel module components using the Coq extraction plugin without significant modifications. In contrast, it is possible to produce working user space drivers both with the Coq extraction plugin and CertiCoq. The subsequent parts describe the main contributions of the thesis. In the second part, it is demonstrated how to extend the Coq extraction plugin to synthesise foreign function calls between the functional language OCaml and the imperative language C. This approach has the potential to improve the type-safety of user space drivers. Furthermore, it is shown that the code being synthesised by CertiCoq cannot be used in kernel space without modifications to the necessary runtime. Consequently, the necessary modifications to the runtimes of CertiCoq and VeriFFI are introduced, resulting in the runtimes becoming compatible components of a Linux kernel module. Furthermore, justifications for the transformations are provided and possible further extensions to both plugins and solutions to failing garbage collection calls in kernel space are discussed. The third part presents a proof of concept device driver for the Linux Kernel. To achieve this, the event handler of the original PC Speaker driver is partially formalised in Coq. Furthermore, some relevant formal properties of the formalised functionality are discussed. Subsequently, a kernel module is defined, utilising the modified variants of CertiCoq and VeriFFI to compile a working device driver. It is furthermore shown that it is possible to compile the synthesised code with CompCert, thereby extending the guarantee of correctness to the assembly layer. This is followed by a performance evaluation that compares a naive formalisation of the PC speaker functionality with the original PC Speaker driver pointing out the weaknesses in the formalisation and possible improvements. The part closes with a summary of the results, their implications and open questions being raised. The last part lists all used sources, separated into scientific literature, documentations or reference manuals and artifacts, i.e. source code.},
  language  = {en}
}