TY - BOOK A1 - Herbst, Eva‐Maria A1 - Maschler, Fabian A1 - Niephaus, Fabio A1 - Reimann, Max A1 - Steier, Julia A1 - Felgentreff, Tim A1 - Lincke, Jens A1 - Taeumel, Marcel A1 - Hirschfeld, Robert A1 - Witt, Carsten T1 - ecoControl T1 - ecoControl BT - Entwurf und Implementierung einer Software zur Optimierung heterogener Energiesysteme in Mehrfamilienhäusern BT - design and implementation of a prototype for optimizing heterogeneous energy systems in multi‐family residential buildings N2 - Eine dezentrale Energieversorgung ist ein erster Schritt in Richtung Energiewende. Dabei werden auch in Mehrfamilienhäusern vermehrt verschiedene Strom- und Wärmeerzeuger eingesetzt. Besonders in Deutschland kommen in diesem Zusammenhang Blockheizkraftwerke immer häufiger zum Einsatz, weil sie Gas sehr effizient in Strom und Wärme umwandeln können. Außerdem ermöglichen sie, im Zusammenspiel mit anderen Energiesystemen wie beispielsweise Photovoltaik-Anlagen, eine kontinuierliche und dezentrale Energieversorgung. Bei dem Betrieb von unterschiedlichen Energiesystemen ist es wünschenswert, dass die Systeme aufeinander abgestimmt arbeiten. Allerdings ist es bisher schwierig, heterogene Energiesysteme effizient miteinander zu betreiben. Dadurch bleiben Einsparungspotentiale ungenutzt. Eine zentrale Steuerung kann deshalb die Effizienz des Gesamtsystems verbessern. Mit ecoControl stellen wir einen erweiterbaren Prototypen vor, der die Kooperation von Energiesystemen optimiert und Umweltfaktoren miteinbezieht. Dazu stellt die Software eine einheitliche Bedienungsoberfläche zur Konfiguration aller Systeme zur Verfügung. Außerdem bietet sie die Möglichkeit, Optimierungsalgorithmen mit Hilfe einer Programmierschnittstelle zu entwickeln, zu testen und auszuführen. Innerhalb solcher Algorithmen können von ecoControl bereitgestellte Vorhersagen genutzt werden. Diese Vorhersagen basieren auf dem individuellen Verhalten von jedem Energiesystem, Wettervorhersagen und auf Prognosen des Energieverbrauchs. Mithilfe einer Simulation können Techniker unterschiedliche Konfigurationen und Optimierungen sofort ausprobieren, ohne diese über einen langen Zeitraum an realen Geräten testen zu müssen. ecoControl hilft darüber hinaus auch Hausverwaltungen und Vermietern bei der Verwaltung und Analyse der Energiekosten. Wir haben anhand von Fallbeispielen gezeigt, dass Optimierungsalgorithmen, welche die Nutzung von Wärmespeichern verbessern, die Effizienz des Gesamtsystems erheblich verbessern können. Schließlich kommen wir zu dem Schluss, dass ecoControl in einem nächsten Schritt unter echten Bedingungen getestet werden muss, sobald eine geeignete Hardwarekomponente verfügbar ist. Über diese Schnittstelle werden die Messwerte an ecoControl gesendet und Steuersignale an die Geräte weitergeleitet. N2 - The energy turnaround in Germany affects not only big industries but also smaller advocates who are interested in cost-efficient and regenerative energy supply. The observable signs of decentralized supply indicate that many individuals are eager to employ affordable energy devices, such as solar power systems, by themselves. Owners or managers of multi-family residential buildings, for example, install heterogeneous sets of devices that have to satisfy the varying demands of tenants. These devices are primarily influenced by environmental factors such as the weather. Independently, on-site cogeneration units are increasingly used to produce both electrical and thermal energy in a dependable and decentralized way. While having an arguably good efficiency on their own, such energy systems, however, are not built to cooperate in an heterogeneous installation. Hence they can negatively affect overall costs or impair the optimal ecological energy usage. We propose a centralized, extensible control platform that supports low-effort integration and efficient cooperation of heterogeneous energy production and storage units. Our prototype ecoControl shows that such a software system can be used to optimize the communication protocol of energy devices in multi-family residential buildings. In addition a simulation of the devices and forecasts of both energy supply and demand facilitate an advanced configuration of the system to enable an optimal drive. An intuitive user interface supports technicians, managers or owners to monitor and adjust the operation of installed devices to accommodate given conditions - even if not anticipated by the manufacturer. In several example cases, we illustrate how optimization algorithms can improve the use of heat storages to increase overall efficiency by a significant factor. Although further investigations with representative settings are needed, we argue that ecoControl can contribute to Germany's energy turnaround by projecting a novel perspective on the application of interdependent energy production and storage units. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 93 KW - Energiesparen KW - Prognosen KW - Effizienz KW - Optimierungen KW - Algorithmen KW - Blockheizkraftwerke KW - Mehrfamilienhäuser KW - energy savings KW - forecasts KW - efficiency KW - optimizations KW - algorithms KW - cogeneration units KW - multi-­family residential buildings Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-72147 SN - 978-3-86956-318-3 SN - 1613-5652 SN - 2191-1665 IS - 93 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - BOOK A1 - Felgentreff, Tim A1 - Borning, Alan A1 - Hirschfeld, Robert T1 - Babelsberg : specifying and solving constraints on object behavior N2 - Constraints allow developers to specify desired properties of systems in a number of domains, and have those properties be maintained automatically. This results in compact, declarative code, avoiding scattered code to check and imperatively re-satisfy invariants. Despite these advantages, constraint programming is not yet widespread, with standard imperative programming still the norm. There is a long history of research on integrating constraint programming with the imperative paradigm. However, this integration typically does not unify the constructs for encapsulation and abstraction from both paradigms. This impedes re-use of modules, as client code written in one paradigm can only use modules written to support that paradigm. Modules require redundant definitions if they are to be used in both paradigms. We present a language – Babelsberg – that unifies the constructs for en- capsulation and abstraction by using only object-oriented method definitions for both declarative and imperative code. Our prototype – Babelsberg/R – is an extension to Ruby, and continues to support Ruby’s object-oriented se- mantics. It allows programmers to add constraints to existing Ruby programs in incremental steps by placing them on the results of normal object-oriented message sends. It is implemented by modifying a state-of-the-art Ruby virtual machine. The performance of standard object-oriented code without con- straints is only modestly impacted, with typically less than 10% overhead compared with the unmodified virtual machine. Furthermore, our architec- ture for adding multiple constraint solvers allows Babelsberg to deal with constraints in a variety of domains. We argue that our approach provides a useful step toward making con- straint solving a generic tool for object-oriented programmers. We also provide example applications, written in our Ruby-based implementation, which use constraints in a variety of application domains, including interactive graphics, circuit simulations, data streaming with both hard and soft constraints on performance, and configuration file Management. N2 - Constraints – Beschränkungen und Abhängigkeiten zwischen Systemteilen – erlauben es Entwicklern, erwünschte Eigenschaften von Systemen zu spezifizieren, sodass diese automatisch sichergestellt werden. Das führt zu kompaktem, deklarativem Quelltext, und vermeidet verstreute Anweisungen, die wiederholt Invarianten prüfen und wiederherstellen müssen. Trotz dieser Vorteile ist Programmieren mit Constraints nicht verbreitet, sondern imperatives Programmieren die Norm. Es gibt eine lange Forschungsgeschichte zur Integration von Constraints mit imperativem Programmieren. Jedoch vereinheitlicht diese Integration nicht die Programmierkonstrukte zur Abstraktion und Kapselung beider Paradigmen. Das verhindert die Wiederverwendung von Modulen, da Quelltext, der in einem Paradigma geschrieben wurde, nur Module verwenden kann, die so geschrieben sind, dass sie dieses Paradigma unterstützen. Module benötigen daher redundante Definitionen, wenn sie in beiden Paradigmen zur Verfügung stehen sollen. Wir präsentieren hier eine Sprache – Babelsberg – welche die Konstrukte zur Abstraktion und Kapselung vereinheitlicht, indem sie bekannte objektorientierte Methodendefinitionen sowohl für deklarativen, als auch für imperativen Code verwendet. Unser Prototyp –Babelsberg/R – ist eine Erweiterung von Ruby, und unterstützt Rubys objektorientierte Semantik. Dieser erlaubt es Programmieren, Constraints schrittweise zu existierenden Ruby Programmen hinzuzufügen, indem diese auf den Ergebnissen von Methodenaufrufen deklariert werden. Der Prototyp ist auf Basis einer virtuellen Maschine für Ruby implementiert, wobei die Ausführungsgeschwindigkeit von objektorienterten Programmteilen ohne Constraints nur minimal – typischerweise weniger als 10% – beeinträchtigt wird. Weiterhin erlaubt es unsere Architektur, je nach Anwendungsfall, mehrere Lösungsalgorithmen für Constraints zu verwenden. Wir argumentieren, dass unser Ansatz einen nützlichen Schritt darstellt, um Programmieren mit Constraints zu einem allgemeinen Werkzeug für objektorientierte Programmierer zu machen. Wir zeigen Beispielanwendungen, die unserer Ruby-basierten Implementierung geschrieben sind, welche Constraints in einer Reihe von Anwendungen verwenden: Für interaktive Grafik, Schaltkreissimulation, Datenströme mit sowohl harten, als auch weichen Constraints bezüglich ihrer Geschwindigkeit, und Konfigurationsverwaltung. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 81 KW - Constraints KW - Beschränkungen und Abhängigkeiten KW - Objekt-orientiertes Programmieren mit Constraints KW - Constraints KW - Object Constraint Programming Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-67296 SN - 978-3-86956-265-0 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - BOOK A1 - Pape, Tobias A1 - Treffer, Arian A1 - Hirschfeld, Robert A1 - Haupt, Michael T1 - Extending a Java Virtual Machine to Dynamic Object-oriented Languages N2 - There are two common approaches to implement a virtual machine (VM) for a dynamic object-oriented language. On the one hand, it can be implemented in a C-like language for best performance and maximum control over the resulting executable. On the other hand, it can be implemented in a language such as Java that allows for higher-level abstractions. These abstractions, such as proper object-oriented modularization, automatic memory management, or interfaces, are missing in C-like languages but they can simplify the implementation of prevalent but complex concepts in VMs, such as garbage collectors (GCs) or just-in-time compilers (JITs). Yet, the implementation of a dynamic object-oriented language in Java eventually results in two VMs on top of each other (double stack), which impedes performance. For statically typed languages, the Maxine VM solves this problem; it is written in Java but can be executed without a Java virtual machine (JVM). However, it is currently not possible to execute dynamic object-oriented languages in Maxine. This work presents an approach to bringing object models and execution models of dynamic object-oriented languages to the Maxine VM and the application of this approach to Squeak/Smalltalk. The representation of objects in and the execution of dynamic object-oriented languages pose certain challenges to the Maxine VM that lacks certain variation points necessary to enable an effortless and straightforward implementation of dynamic object-oriented languages' execution models. The implementation of Squeak/Smalltalk in Maxine as a feasibility study is to unveil such missing variation points. N2 - Es gibt zwei übliche Wege, um eine virtuelle Maschine (VM) für eine dynamische objektorientierte Programmiersprache zu implementieren. Einerseits kann sie in einer C-ähnlichen Programmiersprache geschrieben werden, um bestmögliche Leistung zu erzielen und größtmöglichen Einfluss auf das sich ergebende ausführbare Programm zu haben. Andererseits kann sie in einer Sprache wie Java geschrieben werden, die weitreichendere Abstraktionen als die C-ähnlichen Sprachen erlaubt. Diese Abstraktionen, beispielsweise echte objektorientierte Modularisierung, automatische Speicherverwaltung oder explizite Schnittstellen, erlauben eine vereinfachtes Implementieren von VM-typischen, aber komplexen Konzepten, wie Speicherbereinigung (garbage collector, GCs) oder just-in-time-Compilern (JITs). Wird eine dynamische objektorientierte Programmiersprache in Java geschrieben, ist jedoch mit Leistungseinbußen zu rechen, da effektiv zwei aufeinander aufbauende virtuelle Maschinen entstehen. Die Maxine VM löst diese Problem für statisch getypte Programmiersprachen; sie ist in Java geschrieben, kann aber ohne jegliche Java VM (JVM) laufen. Es ist jedoch momentan nicht möglich, dynamische objektorientierte Programmiersprachen in Maxine auszuführen. Diese Arbeit stellt einen Ansatz zur Umsetzung von Objekt- und Ausführungsmodellen dynamischer objektorientierter Programmiersprachen innerhalb der Maxine VM vor, sowie dessen Anwendung auf Squeak/Smalltalk. Dabei stellt die Representation von Objekten und die Ausführung dynamischer objektorientierter Programmiersprachen bestimmte Heraus- und Anforderungen an die Maxine VM, die trotz des Fokus auf Modularität und Konfigurierbarkeit einige Variationspunkte vermissen lässt, welche wiederum für eine einfache Implementierung von besagten Ausführungsmodellen jedoch unerlässlich sind. Daher sollen durch eine testweise Implementierung von Squeak/Smalltalk in Maxine eben jene Variationspunkte identifiziert werden. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 82 Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-67438 SN - 978-3-86956-266-7 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - JOUR A1 - Pape, Tobias A1 - Felgentreff, Tim A1 - Hirschfeld, Robert A1 - Gulenko, Anton A1 - Bolz, Carl Friedrich T1 - Language-independent Storage Strategies for Tracing-JIT-based Virtual Machines JF - ACM SIGPLAN notices N2 - Storage strategies have been proposed as a run-time optimization for the PyPy Python implementation and have shown promising results for optimizing execution speed and memory requirements. However, it remained unclear whether the approach works equally well in other dynamic languages. Furthermore, while PyPy is based on RPython, a language to write VMs with reusable components such as a tracing just-in-time compiler and garbage collection, the strategies design itself was not generalized to be reusable across languages implemented using that same toolchain. In this paper, we present a general design and implementation for storage strategies and show how they can be reused across different RPython-based languages. We evaluate the performance of our implementation for RSqueak, an RPython-based VM for Squeak/Smalltalk and show that storage strategies may indeed off er performance benefits for certain workloads in other dynamic programming languages. We furthermore evaluate the generality of our implementation by applying it to Topaz, a Ruby VM, and Pycket, a Racket implementation. KW - Implementation KW - collection types KW - memory optimization KW - dynamic typing Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1145/2816707.2816716 SN - 0362-1340 SN - 1558-1160 VL - 51 SP - 104 EP - 113 PB - Association for Computing Machinery CY - New York ER - TY - BOOK A1 - Meinel, Christoph A1 - Döllner, Jürgen Roland Friedrich A1 - Weske, Mathias A1 - Polze, Andreas A1 - Hirschfeld, Robert A1 - Naumann, Felix A1 - Giese, Holger A1 - Baudisch, Patrick A1 - Friedrich, Tobias A1 - Böttinger, Erwin A1 - Lippert, Christoph A1 - Dörr, Christian A1 - Lehmann, Anja A1 - Renard, Bernhard A1 - Rabl, Tilmann A1 - Uebernickel, Falk A1 - Arnrich, Bert A1 - Hölzle, Katharina T1 - Proceedings of the HPI Research School on Service-oriented Systems Engineering 2020 Fall Retreat N2 - Design and Implementation of service-oriented architectures imposes a huge number of research questions from the fields of software engineering, system analysis and modeling, adaptability, and application integration. Component orientation and web services are two approaches for design and realization of complex web-based system. Both approaches allow for dynamic application adaptation as well as integration of enterprise application. Service-Oriented Systems Engineering represents a symbiosis of best practices in object-orientation, component-based development, distributed computing, and business process management. It provides integration of business and IT concerns. The annual Ph.D. Retreat of the Research School provides each member the opportunity to present his/her current state of their research and to give an outline of a prospective Ph.D. thesis. Due to the interdisciplinary structure of the research school, this technical report covers a wide range of topics. These include but are not limited to: Human Computer Interaction and Computer Vision as Service; Service-oriented Geovisualization Systems; Algorithm Engineering for Service-oriented Systems; Modeling and Verification of Self-adaptive Service-oriented Systems; Tools and Methods for Software Engineering in Service-oriented Systems; Security Engineering of Service-based IT Systems; Service-oriented Information Systems; Evolutionary Transition of Enterprise Applications to Service Orientation; Operating System Abstractions for Service-oriented Computing; and Services Specification, Composition, and Enactment. N2 - Der Entwurf und die Realisierung dienstbasierender Architekturen wirft eine Vielzahl von Forschungsfragestellungen aus den Gebieten der Softwaretechnik, der Systemmodellierung und -analyse, sowie der Adaptierbarkeit und Integration von Applikationen auf. Komponentenorientierung und WebServices sind zwei Ansätze für den effizienten Entwurf und die Realisierung komplexer Web-basierender Systeme. Sie ermöglichen die Reaktion auf wechselnde Anforderungen ebenso, wie die Integration großer komplexer Softwaresysteme. "Service-Oriented Systems Engineering" repräsentiert die Symbiose bewährter Praktiken aus den Gebieten der Objektorientierung, der Komponentenprogrammierung, des verteilten Rechnen sowie der Geschäftsprozesse und berücksichtigt auch die Integration von Geschäftsanliegen und Informationstechnologien. Die Klausurtagung des Forschungskollegs "Service-oriented Systems Engineering" findet einmal jährlich statt und bietet allen Kollegiaten die Möglichkeit den Stand ihrer aktuellen Forschung darzulegen. Bedingt durch die Querschnittstruktur des Kollegs deckt dieser Bericht ein weites Spektrum aktueller Forschungsthemen ab. Dazu zählen unter anderem Human Computer Interaction and Computer Vision as Service; Service-oriented Geovisualization Systems; Algorithm Engineering for Service-oriented Systems; Modeling and Verification of Self-adaptive Service-oriented Systems; Tools and Methods for Software Engineering in Service-oriented Systems; Security Engineering of Service-based IT Systems; Service-oriented Information Systems; Evolutionary Transition of Enterprise Applications to Service Orientation; Operating System Abstractions for Service-oriented Computing; sowie Services Specification, Composition, and Enactment. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 138 KW - Hasso Plattner Institute KW - research school KW - Ph.D. retreat KW - service-oriented systems engineering KW - Hasso-Plattner-Institut KW - Forschungskolleg KW - Klausurtagung KW - Service-oriented Systems Engineering Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-504132 SN - 978-3-86956-513-2 SN - 1613-5652 SN - 2191-1665 IS - 138 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - RPRT A1 - Döllner, Jürgen Roland Friedrich A1 - Friedrich, Tobias A1 - Arnrich, Bert A1 - Hirschfeld, Robert A1 - Lippert, Christoph A1 - Meinel, Christoph T1 - Abschlussbericht KI-Labor ITSE T1 - Final report "AI Lab ITSE" BT - KI-Labor für Methodik, Technik und Ausbildung in der IT-Systemtechnik N2 - Der Abschlussbericht beschreibt Aufgaben und Ergebnisse des KI-Labors "ITSE". Gegenstand des KI-Labors bildeten Methodik, Technik und Ausbildung in der IT-Systemtechnik zur Analyse, Planung und Konstruktion KI-basierter, komplexer IT-Systeme. N2 - Final Report on the "AI Lab ITSE" dedicated to Methodology, Technology and Education of AI in IT-Systems Engineering. KW - Abschlussbericht KW - KI-Labor KW - final report KW - AI Lab Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-578604 ER -