Evolutionary computing in search-based software engineering

This master’s thesis aims to study and represent from literature how evolutionary algorithms are used to solve different search and optimisation problems in the area of software engineering. Evolutionary algorithms are methods, which imitate the natural evolution process. An artificial evolution process evaluates fitness of each individual, which are solution candidates. The next population of candidate solutions is formed by using the good properties of the current population by applying different mutation and crossover operations. Different kinds of evolutionary algorithm applications related to software engineering were searched in the literature. Applications were classified and represented. Also the necessary basics about evolutionary algorithms were presented. It was concluded, that majority of evolutionary algorithm applications related to software engineering were about software design or testing. For example, there were applications about classifying software production data, project scheduling, static task scheduling related to parallel computing, allocating modules to subsystems, N-version programming, test data generation and generating an integration test order. Many applications were experimental testing rather than ready for real production use. There were also some Computer Aided Software Engineering tools based on evolutionary algorithms.

Software methods for HTML files protection in local / corporate networks: review and implementation

Tässä luomistyössä on esitetty tutkimus informaation suojaamisen menetelmien osalta paikallisissa ja ryhmäkuntaisissa verkoissa. Tutkimukseen kuuluu nykyaikaisten kryptagraafisten järjestelmien, Internetin/Intranetin ohjelmointikeinojen ja pääsyoikeuksien jakelumenetelmien analyysi. Tutkimusten perusteella on laadittu ohjelmiston prototyyppi HTML-tiedostojen suojaamista varten. Ohjelmiston laatimisprosessi on sisältänyt vaatimusten, järjestelmän ja suojelukomponenttien suunnittelun ja protytyypin testauksen. Ohjelmiston realisoinnin jälkeen kirjoitettiin käyttöohjeet. Ohjelmiston prototyyppi suojaa informaatiota HTML-tiedoston koko käytön aikana ja eri yrityksissä voidaan käyttää sitä pienien laajennuksien jälkeen.

Real-time Linux in electric drive systems

Reaaliaikaisten käyttöjärjestelmien käyttö sulautetuissa järjestelmissä on kasvamassa koko ajan. Sulautettuja tietokoneita käytetään yhä useammassa kohteessa kuten sähkökäyttöjen ohjauksessa. Sähkökäyttöjen ohjaus hoidetaan nykyisin yleensä nopealla digitaalisella signaaliprosessorilla (DSP), jolloin ohjelmointi ja päivittäminen on hidasta ja vaikeaa johtuen käytettävästä matalan tason Assembler-kielestä. Ratkaisuna yleiskäyttöisten prosessorien ja reaaliaikakäyttöjärjestelmien käyttö. Kaupalliset reaaliaikakäyttöjärjestelmät ovat kalliita ja lähdekoodin saaminen omaan käyttöön jopa mahdotonta. Linux on ei-kaupallinen avoimen lähdekoodin käyttöjärjestelmä, joten sen käyttö on ilmaista ja sitä voi muokata vapaasti. Linux:iin on saatavana useita laajennuksia, jotka tekevät siitä reaaliaikaisen käyttöjärjestelmän. Vaihtoehtoina joko kova (hard) tai pehmeä (soft) reaaliaikaisuus. Linux:iin on olemassa valmiita kehitysympäristöjä mutta ne kaipaavat parannusta ennen kuin niitä voidaan käyttää suuressa mittakaavassa teollisuudessa. Reaaliaika Linux ei sovellus nopeisiin ohjauslooppeihin (<100 ms) koska nopeus ei riitä vielä mutta nopeus kasvaa samalla kun prosessorit kehittyvät. Linux soveltuu hyvin rajapinnaksi nopean ohjauksen ja käyttäjän välille ja hitaampaan ohjaukseen.

Voimalaitoksen toiminnallinen suunnittelu

Diplomityön tavoitteena oli antaa kuva vastapainevoimalaitoksen automaation toiminnallisesta suunnittelusta ja soveltaa teoriaa suunnittelemalla toiminnallisuus vesihöyrypiirin tärkeimmille osuuksille. Työssä on esitelty tyypillinen EPCM-voimalaitosprojekti, joka toteutetaan ulkopuolisen avustajan kanssa tehdyllä yhteistyöllä. Projektin koostuu laitoksen suunnittelu-, rakennus-, asennus- sekä käyttöönottovaiheista. Huomioitavia asioita ovat mm. projektin budjetti sekä aikataulu. Valvonnalla on suuri merkitys projektin onnistumiseen. Lisäksi työssä esitellään vastapainevoimalaitoksen vesihöyrypiirin prosessi, pääsäädöt sekä automaatiojärjestelmä. Vesihöyrypiirillä tarkoitetaan syöttövesi-, höyry- ja kaukolämpöjärjestelmää. Pääsäädöillä pyritään saamaan tuotanto vastaamaan kulutusta. Voimalaitoksen painopiste on kaukolämmön tuottaminen. Automaatiojärjestelmän toiminnoilla tarkoitetaan järjestelmän suorittamia ohjauksia, säätöjä sekä hälytyksiä. Toiminnallisessa suunnittelussa tehdään toimilaitteille niin yksittäisohjaukset, säädöt kuin hälytysluettelot. Työssä tehty toiminnallinen suunnittelu keskittyy erityisesti toimilaitteiden säätöpiireihin. Säätöpiirit koostuvat tärkeimmistä prosessiin liittyvistä komponenteista ja säätömerkeistä. Toiminnallisen suunnittelun dokumentaatioita käytetään automaatiojärjestelmän sovellusohjelmoinnin pohjana.

Ohjelmoinnin perusteet -kurssin opintosuoritusten analyysi

The purpose of this Bachelor’s thesis is to review Fundamentals of programming course over six-year time period (2001–2006). We try to find out if students have passed the course in years 2005 and 2006, after the change of a lecturer, relatively more often than before. We also analyze the problem areas of the course so that these kinds of problems could be avoided in future. The work includes building of the database, creating of the statistics and analysis of the results. The statistics tell many things about development of the course but the analysis phase gives even more accurate information. In analysis phase we look for significant statistical differences with chi-square test and try to find causes and solutions for those differences. In this study we found out that the biggest proportion of passed students was in year 2006. However year 2005 had very bad results which were caused by many different factors. That’s why the null hypothesis, that year 2005 and 2006 had better results than the earlier years, has to be rejected. Despite that the good results in year 2006 imply that the course has developed in right direction.

A System-Level Simulation Model for a Protocol Processor

As the development of integrated circuit technology continues to follow Moore’s law the complexity of circuits increases exponentially. Traditional hardware description languages such as VHDL and Verilog are no longer powerful enough to cope with this level of complexity and do not provide facilities for hardware/software codesign. Languages such as SystemC are intended to solve these problems by combining the powerful expression of high level programming languages and hardware oriented facilities of hardware description languages. To fully replace older languages in the desing flow of digital systems SystemC should also be synthesizable. The devices required by modern high speed networks often share the same tight constraints for e.g. size, power consumption and price with embedded systems but have also very demanding real time and quality of service requirements that are difficult to satisfy with general purpose processors. Dedicated hardware blocks of an application specific instruction set processor are one way to combine fast processing speed, energy efficiency, flexibility and relatively low time-to-market. Common features can be identified in the network processing domain making it possible to develop specialized but configurable processor architectures. One such architecture is the TACO which is based on transport triggered architecture. The architecture offers a high degree of parallelism and modularity and greatly simplified instruction decoding. For this M.Sc.(Tech) thesis, a simulation environment for the TACO architecture was developed with SystemC 2.2 using an old version written with SystemC 1.0 as a starting point. The environment enables rapid design space exploration by providing facilities for hw/sw codesign and simulation and an extendable library of automatically configured reusable hardware blocks. Other topics that are covered are the differences between SystemC 1.0 and 2.2 from the viewpoint of hardware modeling, and compilation of a SystemC model into synthesizable VHDL with Celoxica Agility SystemC Compiler. A simulation model for a processor for TCP/IP packet validation was designed and tested as a test case for the environment.

Optimizing Mobile Java Location-Based Services in Symbian OS

This thesis evaluates methods for obtaining high performance in applications running on the mobile Java platform. Based on the evaluated methods, an optimization was done to a Java extension API running on top the Symbian operating system. The API provides location-based services for mobile Java applications. As a part of this thesis, the JNI implementation in Symbian OS was also benchmarked. A benchmarking tool was implemented in the analysis phase in order to implement extensive performance test set. Based on the benchmark results, it was noted that the landmarks implementation of the API was performing very slowly with large amounts of data. The existing implementation proved to be very inconvenient for optimization because the early implementers did not take performance and design issues into consideration. A completely new architecture was implemented for the API in order to provide scalable landmark initialization and data extraction by using lazy initialization methods. Additionally, runtime memory consumption was also an important part of the optimization. The improvement proved to be very efficient based on the measurements after the optimization. Most of the common API use cases performed extremely well compared to the old implementation. Performance optimization is an important quality attribute of any piece of software especially in embedded mobile devices. Typically, projects get into trouble with performance because there are no clear performance targets and knowledge how to achieve them. Well-known guidelines and performance models help to achieve good overall performance in Java applications and programming interfaces.

Tietoliikenneanalysaattorin testausohjelmiston suunnittelu ja toteutus ICONIX-prosessin avulla

Matkapuhelinverkot kehittyvät jatkuvasti tarjoten asiakkailleen uusia palveluja ja nopeampia datayhteyksiä. Verkkojen eri protokollien testaamisessa käytetään apuna tietoliikenneanalysaattoreita, joiden avulla matkapuhelinverkkojen eri rajapinnoissa liikkuvaa informaatiota voidaan tutkia yksityiskohtaisesti. Tämän työn tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa etämonitorointianalysaattorin testauksessa käytettävä testausohjelmisto ICONIX-prosessin avulla. Suunnitteluun katsottiin kuuluvan prosessiin mukaiset vaatimusmäärittelyn, analyysin ja alustavan suunnittelun sekä yksityiskohtaisen suunnittelun vaiheet. Toteutus muodostui vastaavasti ohjelmointityöstä ja yksikkötestauksesta. Työn tuloksena saatiin suunnittelun ja toteutuksen aikana syntyneet erilaiset kaaviot ja ohjelmakoodi. Lisäksi testausohjelmistoa käytettiin etämonitorointianalysaattorin toiminnallisuus- ja suorituskykytesteissä, joiden perusteella arvioitiin toteutetun testausohjelmiston toimivuutta. Testausohjelmiston todettiin sopivan etämonitorointianalysaattorin testaukseen, sillä niin toiminnallisuustestit kuin kuormitustestitkin saatiin suoritettua onnistuneesti toteutetun testausohjelmiston avulla. ICONIX-prosessin todettiin sopivan testausohjelmiston suunnitteluun, vaikka testausohjelmisto onkin toimintaperiaatteeltaan erilainen, kuin prosessia esittelevissä lähteissä esimerkkeinä käytetyt ohjelmistot. Eri suunnitteluvaiheisiin kului prosessiin tottumattomalta aikaa, mutta toisaalta laadittuja suunnitelmia ei tarvinnut enää toteutusvaiheen aikana muuttaa ja ohjelmointityö oli hyvin suoraviivaista.

PCI DSS -standardi ja sen vaatimukset kortinhaltijoiden tietojen suojaamiselle

Payment Card Industry Data Security Standard (PCI DSS) on korttiyhtiöiden kehittämä kansainvälinen tietoturvastandardi, jonka tarkoituksena on parantaa kortinhaltijoiden tietoja käsittelevien järjestelmien tietoturvaa. Standardissa määritellään vaatimukset tietojen turvalliselle tallennukselle ja käsittelylle, testaus- ja tarkastusmenetelmät sekä tarkastusvaatimukset ja tarkastuksia suorittavien tahojen sertifiointi. Standardi koskee kaikkia standardin hyväksyneiden maksukorttiyhtiöiden korttitietoja käsitteleviä tahoja. Standardin ylläpitämisestä ja kehittämisestä vastaa maksukorttiyhtiöiden perustama PCI Security Standards Council -toimielin. Syyskuussa 2006 toimielin julkaisi standardista version 1.1, joka on edelleen viimeisin versio. Tässä diplomityössä selvitettiin PCI DSS -standardin asettamat vaatimukset kortinhaltijoiden tietoja käsitteleville tahoille. Lisäksi tutkittiin mahdollisuuksia toteuttaa yksi standardin vaatimuksista, kortinhaltijoiden tietojen suojaaminen, esimerkkijärjestelmässä. Kyseinen järjestelmä on kehitetty IBM System i -palvelinympäristöön käyttäen RPG-ohjelmointikieltä.

Lasertyöaseman mekaniikan ohjelmointi

Työssä oli tarkoituksena suunnitella logiikka lasertyöaseman mekaniikan ohjaukseen. Logiikka muodostettiin Alpha Programming –ohjelmalla, mikä ladattiin muodostamisen jälkeen mikrokontrolleriin. Latauksen jälkeen logiikka testattiin ja ilmenevät virheet korjattiin. Korjausten jälkeen logiikkaa saatiin toimimaan oikein.

Suomen esihistoria Museoviraston ja maakuntamuseoiden WWW-sivuilla : informaatiosta elämyksiin

Tässä opinnäytetyössä tutkitaan, millaisia keinoja Suomen esihistoriaa käsittelevillä virallisilla Internet-sivuilla on käytetty aiheen houkuttelevaksi ja kiehtovaksi tekemiseen sekä ehdotetaan keinoja, joilla houkuttelevuutta ja kiehtovuutta voisi edesauttaa. Tutkimuksen innoittajana on näkemys, jonka mukaan suomalaisten keskimäärin pitäisi tuntea esihistoriansa ja muinaisjäännöksiä suojelevat säädökset nykyistä paremmin. Internet olisi luonteva väylä yleisen tietämyksen lisäämiseen näistä aiheista. Tutkimuksessa käytetyt kriteerit pohjautuvat käytettävyyttä ja esteettömyyttä, edutaimentia sekä elämyksellisyyttä koskevaan teoriatietoon samoin kuin pienimuotoisen, vastaajien Internet-sivuja koskevia mieltymyksiä kartoittaneen kyselyn tuloksiin. Työn alussa määritellään siinä esiintyvät termit ja käytetyt tutkimuskriteerit. Sen jälkeen tutkitaan näiden kriteerien mukaan Museoviraston ja maakuntamuseoiden esihistoria-aiheiset www-sivut. Lopuksi esitetään yhteenveto tutkimuksen tuloksista sekä ideoita siitä, miten esihistoriasta kertovista verkkototeutuksista saataisiin houkuttelevampia, kiehtovampia ja elämyksellisempiä. Tutkimus osoitti, että Museoviraston ja maakuntamuseoiden WWW-sivuilla on paljon kehittämisen varaa, vaikka ne peruskäytettävyydeltään ovat pääosin mainioita. Havainnollistusta, orientointia ja muita kiehtovuutta lisääviä keinoja käyttäen niistä olisi kuitenkin mahdollista saada huomattavasti nykyistä houkuttelevampia, viihdyttävämpiä ja elämyksellisempiä.

Virtalähdejärjestelmän ohjauksen suunnittelu

Virtalähdejärjestelmä koostuu itsenäisesti toimivista virtalähdeyksiköistä. Virtalähdeyksiköt ovat rinnankytketty syöttämään virtaa kuormaan. Tämä diplomityö käsittelee virtalähdeyksiköiden ohjaamiseen liittyviä ongelmia ja ratkaisuja. Työssä suunnitellaan virtalähdejärjestelmän ohjauselektroniikkaa sekä mikrokontrollerin ohjelmakoodia. Lisäksi kehitetään ratkaisuja virtalähteen hallintaan ja automaattiseen ohjaukseen. Huomiota kiinnitetään vikasietoisuuteen ja käyttäjäystävällisyyteen.

Context exchange between devices in mobile environment

Context awareness is emerging on mobile devices. Context awareness can be used to improve usability of a mobile device. Context awareness is particularly important on mobile devices due the limitations they have. At first in this work, a literature review on context awareness and mobile environment is made. For aiding context awareness there exist an implementation of a Context Framework for Symbian S60 devices. It provides a possibility for exchanging the contexts inside the device between the client applications of the local Context Framework. The main contribution of this thesis is to design and implement an enhancement to the S60 Context Framework for providing possibility to exchange context over device boundaries. Using the implemented Context Exchange System, the context exchange is neither depending on the type of the context nor the type of the client. In addition, the clients and the contexts can reside on any interconnected device. The usage of the system is independent of the programming language since in addition to using only Symbian C++ function interfaces it can also be utilized using XML scripts. The Meeting Sniffer application, which uses the Context Exchange System, was also developed in this work. Using this application, it is possible to recognize a meeting situation and suggest device profile change to a user.

NURBS toolbox for Matlab

NURBS are widely used parametric approximation curves or surfaces. NURBS can be applied to the many applications. Examples of these applications are some computeraided design applications and some medical applications. Use of NURBS is very intuitive. The objective of this work was to implement the NURBS toolbox in the Matlab environment. Matlab is a program for many kinds of computational purposes. Matlab is also a programming language. NURBS toolbox implemented in this work offers a user an opportunity to use functions of this toolbox as parts of the user’s own programs. Current version of NURBS toolbox includes functions for NURBS curve and surface evaluation. The toolbox is designed such, that it allows extensions and enhancements in the future.

Www-sovelluskehysten arviointi ja valinta

Useimmiten www-sovellusten käyttöliittymien rakentamiseen käytetään ohjelmistokehyksiä. Www-sovelluskehys voidaan valita lukuisista valmiista vaihtoehdoista. Valinta on kuitenkin ongelmallista. Vaikka hyviä vaihtoehtoja on paljon, www-sovelluskehykset ovat parhaimmillaan vain tietyissä tilanteissa. Tämän työn tavoitteena oli löytää keino vertailla www-sovelluskehyksiä. Menetelmän haluttiin olevan kustannustehokas. Työssä hyödynnettiin kirjallisuudesta löytyviä ohjeita ohjelmistokomponenttien ja työkalujen valintaan. Ohjeiden avulla valittiin www-sovelluskehyksien vertailuun sopivia arviointikriteerejä. Arviointikriteerien määrittelyä varten tutkittiin ohjelmistokehysten ja www-sovelluskehysten vaatimuksia. Ohjeiden avulla suoritettiin myös vertailu käytännössä. Työn tuloksena syntyneitä www-sovelluskehysten vaatimuksia ja arviointikriteerejä voidaan käyttää suoraan vertailuissa alustasta riippumatta. Tulosten avulla voidaan vähentää www-sovelluskehysten valintaan tarvittavan työn määrää. Työhön sisältyneen vertailun suorittamiseen kului kohtuullinen määrä aikaa, ja sillä kyettiin tunnistamaan eroja www-sovelluskehysten välillä.