Europäischer Informatik Kongreß Architektur von Rechensystemen Euro-ARCH ’93: München, 18.–19. Oktober 1993

683 Pages·1993·18.67 MB·German

by  Ulrich Lang (auth.)

Informatik aktuell
Herausgeber: W. Brauer
im Auft rag der Gesellschaft fUr Informatik (GI)
Peter Paul Spies (Hrsg.)
Europaischer
Informatik KongreB
Architektur
von Rechensystemen
Euro-ARCH '93
Milnchen, 18.-19.0ktober 1993
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York
London Paris Tokyo
Hong Kong Barcelona
Budapest
Herausgeber
Peter Paul Spies
Technische Universitiit Munchen, Institut fur Informatik
ArcisstraBe 21, D-80290 Munchen
Kongre8leitung
Prof. Dr. P. P. Spies, Technische Universitat Munchen
Lenkungs-und Programmausschu8
Prof. Dr. A. Bode Technische Universitiit Munchen
Dr. K. H. Brenner Universitat Erlangen-~iirnberg
Prof. Dr. H. Burkhart Universitat Basel
Prof. Dr. M. Dal Cin Universitat Erlangen-~iirnberg
Dipl.-Inform. C. Eckert Technische Universitat MUnchen
Prof. Dr. W. Gorke Universitiit Karlsruhe
Prof. Dr. W. Grass Universitat Passau
Prof. Dr. H. Griinbacher Technische Universitiit Wien
Prof. Dr. W. Hahn Universitat Passau
Dipl.-Ing. Ralf Hillemann Siemens-~ixdorf AG MUnchen
Dr. E. Holler Kernforschungszentrum Karlsruhe
Prof. Dr. A. Jammel Universitat Kiel
Prof. Dr. P. Muller-Stoy Siemens AG MUnchen
Prof.Dr.J.~ehmer Universitiit Kaiserslautem
Prof. Dr. P. P. Spies Technische Universitiit MUnchen
Prof. Dr. K. Waldschmidt Universitiit Frankfurt
Prof. Dr. B. Walke Technische Hochschule Aachen
Prof. Dr. W. Wilhelmi Technische Universitat Berlin
Dipl.-Inform. H.-M. Windisch Technische Universitat MUnchen
Prof. Dr. H. Ch. Zeidler Universitat der Bundeswehr Hamburg
CR Subject Classification (1993): C.l.2, C.l.3, C.2.1, C.2.4, D.2.2, D.4.6,
D.4.7
ISBN-13 :978-3-540-57315-9 e-ISBN-13 :978-3-642-78565-8
DOl: 10.1007/978-3-642-78565-8
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesonde
re die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen
und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfliltigung auf
anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur
auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfaltigung dieses Werkes oder von
Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestim
mungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September
1965 in der jeweils geJtenden Fassung zUlassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspflichtig.
Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1993
Satz: Reproduktionsfertige Vorlage vom AutorlHerausgeber
33/3140-543210 - Gedruckt auf saurefreiem Papier
Vorwort
Der Kongrefi Euro-ARCH'93 setzt die Tradition der GI-Kongresse im
Rahmen der SYSTEMS und die Tradition der gemeinsamen Fachtagun
gen des Fachbereichs 3 der GI und des Fachbereichs 4 der ITG mit ei
ner neuen, den aktuellen Entwicklungen entsprechenden Konzeption fort.
Er lenkt mit dem Thema Architektur von Rechensystemen in seiner ge
wandelten Bedeutung die Aufmerksamkeit auf die dringend notwendige
Integration von Rechensystemen zu Gesamtsystemen und in Gesamtsy
steme. Er fOrdert mit der Gestaltung seines Programms und mit seinen
Veranstaltern das Zusammenwirken aller an der Entwicklung zukiinftiger
Rechensysteme Beteiligten. Euro-ARCH'93 findet erstmalig als Europa
ischer Informatik Kongre6 unter dem Dach des Council of European
Informatics Societies (CEPIS) im Rahmen der SYSTEMS statt.
Das Thema Architektur von Rechensystemen ist von zentraler Be
deutung fiir die Rolle, die Rechensysteme als unverzichtbare Hilfsmittel
fiir den Umgang mit Information heute und in Zukunft bei der Losung der
immer komplexer werdenden Probleme in allen Bereichen un serer Gesell
schaft spielen. Die Rechensysteme, die benotigt werden, sind eingebettet
in sozio-technische Systeme, die in der Industrie, in der Wirtschaft und
in den Verwaltungen eingesetzt werden. Sie bilden die Informatik-Kerne
dieser Systeme und sind die Grundlage dafiir, die vieWiltigen Zusam
menhange in komplexen Ablaufen zu erfassen, zu ordnen und auszuwer
ten.
Rechensysteme sind Anwendungssysteme; bei ihren Entwicklungen
sollen entsprechend die spezifischen Anforderungen der Anwendungsbe
reiche, fiir die sie eingesetzt werden, im Vordergrund stehen. Rechensyste
me sind vernetzte und verteilte Systeme, die ihre Fahigkeiten jeweils
dort zur Verfiigung stellen sollen, wo diese benotigt werden; sie bestehen
aus vielen Komponenten und Subsystemen, die unterelnander Na chrich
ten austauschen und iiber institutionelle und raumliche Grenzen hinweg
miteinander kooperieren konnen.
Die Fortschritte der Hardware- und Software-Techniken in den letzten
Jahren haben die Voraussetzungen fiir die Entwicklung von Rechensyste
men mit diesen Eigenschaften wesentlich verbessert. Die erste Phase der
Entwicklungsgeschichte von Rechensystemen hat einige zentrale, monoli
thische Systeme gebracht. In der zweiten Phase ist es gelungen, Rechen
systeme als allgegenwartige Hilfsmittel fiir vielfaItige Anwendungsberei
che verfiigbar zu machen und sie durch Nachrichtennetze miteinander zu
verbinden. Jetzt, in der dritten Phase, ist die Aufgabe gestellt, dieses Po-
VI
tential zu Gesamtsystemen zu integrieren: zu den Aufgaben, Kom
ponenten und Subsysteme zu entwickeln, kommt die Aufgabe, die Subsy
sterne zu einem Gesamtsystem zusammenzufassen und die Voraussetzun
gen fiir systemweite, kooperative ProblemlOsungen zu schaffen. Diesen
gewandelten Anforderungen an Rechensysteme entspricht die erweiter
te Bedeutung des Themas Architektur von Rechensystemen: erforderlich
sind Prinzipien und Konzepte f"llr die Gestaltung von Gesamt
systemen, die dabei helfen, die zunehmende Komplexitat zu meistern,
und Richtlinien fiir die Konstruktion leistungsfahiger und beherrschba
rer Systeme liefern. Der Kongrefi behandelt das Thema Architektur von
Rechensystemen in dieser erweiterten Sicht; es erfafit die Schichten der
Systeme von den Hardware-Komponenten und -Konfigurationen iiber die
Betriebssoftware bis zu den Anwendungsschnittstellen und schliefit inno
vative Anwendungsgebiete mit ihren charakteristischen Anforderungen
ein.
Die Konstruktion der leistungsfahigen und beherrschbaren Gesamtsyste
me, die benotigt werden, erfordert das Zusammenwirken von Anwendern
und Herstellern, von Forschern und Entwicklern.
Diesen thematischen Zielen des Kongresses entsprechend gibt das Pro
gramm einen Uberblick liber die laufenden Arbeiten der Institutionen,
die mafigebliche Beitrage zur Entwicklung zuklinftiger Rechensysteme lei
sten. 1m Programm sind Berichte liber aktuelle Forschungs-und Entwick
lungsarbeiten der Industrie, der Hochschulen und weiterer Institutionen
zusammengefafit, die in Hauptvortragen, in Projektberichten und Einzel
beitragen prasentiert werden. Sie zeigen den erreichten Kenntnis- und
Entwicklungsstand sowie die Probleme, die noch zu losen sind; sie zeigen
Perspektiven und Trends flir die Architektur und flir die Anwendungsge
biete von Rechensystemen.
Euro-ARCH'93 wird vom Fachbereich 3 der GI und vom Fachbereich 4
der ITG veranstaltet und findet erstmals unter dem Dach der CEPIS
statt; er versucht die Zusammenarbeit der Europaischen Informa
tik Gesellschaften zu intensivieren. Diese Entwicklung befindet sich
noch in den Anfangen und wird in Zukunft verstarkt weitergeflihrt wer
den. Forderung der Zusammenarbeit sowie Intensivierung des Gedanken
austauschs mit allen an der Entwicklung von Rechensystemen Beteiligten
und allen an dieser Entwicklung Interessierten ist auch das Motiv flir die
Durchflihrung von Euro-ARCH'93 im Rahmen der SYSTEMS und die
Fortsetzung der bewahrten Zusammenarbeit mit der Mlinchener Messe
und Ausstellungsgesellschaft.
VII
An den Vorbereitungen und an der DurchIUhrung des Kongres
ses waren und sind viele Institutionen und viele Personen beteiligt, die
durch ihre Forderung und durch ihre tatkraftige Mitwirkung den Kon
gre6 errnoglicht haben. Ihnen allen rnochte ich an dieser Stelle flir ihre
Unterstiitzung herzlich danken. Mein besonderer Dank gilt
- den Mitgliedern des Lenkungs- und des Prograrnrnausschusses, insbe
sondere Herrn Kollegen W. Grass, flir ihre Hilfe bei der Gestaltung
des Prograrnrns,
- den Vortragenden, Autoren und Sitzungsleitern flir ihre Bereitschaft,
aktiv zurn Gelingen des Kongresses beizutragen,
- den Mitgliedern des Organisationsausschusses, insbesondere Herrn H.
Benesch, und Frau R. Kohlbecher von der MMG flir ihren tatkraftigen
Einsatz und
- rneinen hiesigen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern flir ihre allseitige
Unterstiitzung, vor allern Frau C. Eckert, die rnir bei allen Arbeiten flir
den Kongre6 einschlie61ich der Vorbereitungen dieses Kongre6berichts
sehr geholfen hat.
Die Herausforderung, die leistungsfahigen und beherrschbaren Rechensy
sterne, die in unserer Gesellschaft benotigt werden, zu entwickeln, erfor
dert Beitrage von allen Beteiligten. Euro-ARCH'93 soll fiir Anwender und
Hersteller, flir Forscher und Entwickler, welche die kornrnenden Rechensy
sterne und ihre Einsatzbereiche rnitgestalten, ein Forum zur Prasentation
und zur Diskussion ihrer Ideen und Arbeiten sein.
Allen Kongre6teilnehrnern wiinsche ich, da6 ihre und unsere Erwartungen
erfiillt werden.
Miinchen, irn August 1993 Peter Paul Spies
1. Hoch- und Hochstleistungs-Rechensysteme /
High and Very High Performance Computing
Strukturen zukiinftiger kommerzieller Hochleistungs-Rechensysteme ..... 1
U. Lang
MMK/X - Using a Network of Workstations as a Supercomputer ...... 5
G. Stellner
Technology for TeraFLOPS Architectures .............................. 22
T. Bemmerl
Der EinfluB der Kommunikationszeiten auf die Effizienz von
Parallelrechnern ....................................................... 34
J. Gries, A. Kern, H.-O. Leilich
Analysis and Application of Local/Global Multistage Interconnection
Architectures .......................................................... 49
J. Giglmayr
Eine neue HW-Architektur fUr BS2000-Systeme ....................... 61
M. Kohler
XCS Cross Coupled System: Die Basis fUr verteilte
Anwendungssysteme im BS2000 ....................................... 84
H. Boellner
2. Neuronale Netze / Neural Networks
MANTRA I: An SIMD Processor Array for Neural Computation ....... 99
M. A. Viredaz
Simulation Neuronaler Netze auf SIMD-
und MIMD-Parallelrechnern .......................................... 111
A. Zell, G. Mamier, N. Mache, M. Vogt
Simulation und Visualisierung kiinstlicher neuronaler Ne tze
unter Verwendung paralleler Hardware mit NeuroGraph .............. 123
P. Wilke, R. Scholz
Multiprozessor- und Speicher-Architektur des Neurocomputer
SyNAPSE-I ......................................................... 135
U. Ramacher, W. Raab, J. Anlauf, U. Hachmann, J. Beichter,
N. Briils, M. Wepe1ing, E. Sicheneder, R. Miinner, J. GliiP, A. Wurz
The MANTRA Center for Neuro-Mimetic Systems of the
Swiss Federal Institute of Technology of Lausanne .................... 136
J. D. Nicoud
The PAN System and the WINA Project ............................. 142
G. Palm
x
NERVES and ELENA: the Basic Research on
Artificial Neural Networks in Europe ................................. 157
M. Verleysen
3. Multimedia-Systeme und ihre Anwendungen /
Multimedia Systems and Applications
Race-Project: Race Bank (S. 168 - 185)
RACE BANK - a Multimedia Broadband Cooperation
Project in the Banking Business Sector ........................... 168
N. Luttenberger, R. Oechsle, W. Johannsen, M. Kloidt,
A. Henrich, T. Humer-Hager, D. Bauer
Architecture of Distributed Multimedia Systems ...................... 186
L. Mackert
An Object-Oriented Character Recognition Engine ................... 187
B. Klauer, K. Waldschmidt
Spool & Print: Service and Management in Distributed
Environment ......................................................... 199
J.-M. Bodart
4. Sichere, zuverHissige und persistente Systeme /
Secure, Reliable and Persistent Systems
Replication Algorithms for Highly-Available Systems ................. 211
B. Liskov
BMFT Verbundprojekt REMO - Referenzmodell fUr
sichere IT-Systeme: Zusammenfassung (S. 225 - 267) ......... 225
REMO - Referenzmodell fUr sichere IT-Systeme: Uberblick ...... 226
H. Atzmiiller
Sicherheitsmodelle in Theorie und Praxis ......................... 242
E. Amann, V. Kessler
Das TELES.VISION System - Sicherheitsanforderungen
und Sicherheitsmoduln ........................................... 255
J. Schulze
The FIDE ESPRIT Project on Fully Integrated
Data Environments: Summary (S. 268 - 317) ................... 268
Building Persistent Application Systems in Fully Integrated
Data Environments: Modularization, Abstraction and
Interoperability ................................................... 270
J. W. Schmidt, F. Matthes, P. Valduriez
XI
Programming in Persistent Higher-Order Languages .............. 288
R. C. H. Connor, R. Morrison, M. P. Atkinson,
F. Matthes, J. W. Schmidt
System Construction in the Tycoon Environment:
Architectures, Interfaces and Gateways ........................... 301
F. Matthes, J. W. Schmidt
Fehlertolerantes Koordinieren verteilter autonomer Dienste ............ 318
E. Kuhn
An Intrusion Detection Architecture for System Security .............. 332
L. Hui, S.-L. Chung, K.-Y. Lam
Entwurf sicherer verteilter Systeme: Formalisierte Sicherheits-
politiken und abstrakte Implementierung ............................. 344
C. Eckert
5. Kommunikationssysteme und -Protokolle /
Communication Systems and Protocols
The OLCHFA Project: Summary (S. 358 - 377) ............... 358
Industrial Needs for Time-Critical Wireless Communication &
Wireless Data Transmission and Application Layer Support for
Time-Critical Communication .................................... 359
1. /zikowitz, M. Solvie
Ein Konzept zum rechnergestiitzten Entwurf von
Steuerungssoftware ................................................... 378
H. Wolf
Architectural Aspects of Future Private Communication Systems ...... 390
D. Wybranietz
Design and Assessment of a Parallel High Performance
Transport System .................................................... 407
G. Carle, M. Siegel
Design Optimisation in Multichannel Lightwave Networks
with Grouping Property .............................................. 419
S. Z. Guo, B. Quatember
The RACE II Project EuroBridge:
All Overview (S. 429 - 453) ...................................... 429
Adaptive QOS Driven Communication Architecture ............... 430
B. Heinrichs, W. Reinhardt
The EuroBridge Platform - Support of an Enhanced
Multimedia Mail Service ......................................... .442
K. Jakobs, K. LenfJen
XII
Efficient and Order-Preserving Shifting of Data Streams .............. 454
R. Oechsle, H. L. Truong
6. Verteilte und parallele Systeme /
Distributed and Parallel Systems
Design and Implementation of Distributed C++ ...................... 469
M. U. Mock, A. B. Schill
Managing Failures in Distributed Systems ............................ 483
K. -Y. Lam, S. L. Chung
Konzeptionell strukturierte Verteilte Systeme ......................... 495
P. P. Spies, C. Eckert, D. Marek, H.-M. Windisch
Schwerpunktprogramm Informatikforschung des
Schweizer Nationalfonds: Massive parallele Systeme ................... 510
H. Burkhart
Tupelorientiertes Programmieren am Beispiel von YAPPE ............ 512
1. -D. Pouget, H. Burkhart
High Performance Computing Applications for
Industrial Embedded Systems ........................................ 527
1. K. Irion
Automatic Parallelization for Distributed-Memory Systems:
Experiences and Current Research .................................... 538
H. P. Zima, P. Brezany, B. M. Chapman, 1. Hulman
SFB Erlangen-Niirnberg: Multiprozessor- und
Netzwerkkonfigurationen (S. 558 - 590)
Ziele und Autbau des Sonderforschungsbereichs
"Multiprozessor- und Netzwerkkonfigurationen"
der Universitat Erlangen-Niirnberg ............................... 558
H. Wedekind
Das Querschnittsprojekt "MEMSY" - Ein Modulares
E.rweiterbares Multiprozessor-SYstem ............................ 567
F. Hofmann
Das Querschnittsprojekt "HEDAS" - Heterogene, 4urchgangige
Anwendungs§Ysteme .............................................. 578
T. Ruf