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Labor Betriebssysteme und Programmieren

RäumeR BG.009 (Tel.: -3430) und E 204 (Tel.: -4431)
Laborleiter Jürgen Plate Tel. 089/1265-3496
Stellvertreter Dr. Manfred Gerstner Tel. 089/1265-3459

Im Labor BS* werden die Praktika und Demonstrationen zu den Vorlesungen 'Betriebssystem UNIX/Linux', 'Kommunikationsnetze', 'Algorithmen und Datenstrukturen', 'Programmieren' und 'Internet-Technologie' abgehalten.

*'BS' steht für 'Betriebssysteme', weil anfangs in diesem Labor nur Praktika zu UNIX und Novell Netware stattfanden.

Formales

Das Labor Betriebssysteme & Programmieren

Das Labor ist auf zwei Räume aufgeteilt, im R-Bau der Raum R BG.009 im Basisgeschoß und im E-Bau der Raum E 204 im 2. Stock.

Das Programmierlabor im R BG.009

Das Labor im R-Bau ist mit 24 Sun-Ray Thinclients ausgestattet, die mit drei Linux-Servern ('lc1', 'lc2' und 'lc3') verbunden sind. Sie dienen als X-Terminals für die Programmier-Praktika. Die Gnome-Oberfläche unter Linux ermöglicht komfortables Arbeiten. Die Programmierung (C oder C++) erfolgt mit 'Kdevelop' oder 'Ecipse', zwei professionellen Schnittstellen, die alles von der Projektverwaltung bis zum quelltextbezogenen Debugging bietet.

Natürlich haben die Linux-Server auch Verbindung zum Netz der Hochschule und damit zum Internet. So sind auch Internet-Recherchen möglich - oder man kann mal schnell eine E-Mail versenden.

Für den Vorlesungs- und Übungsbetrieb (hauptsächlich Programmieren) ist der Raum mit Whiteboards, Beamer und Overheadprojektor ausgestattet.

Normalerweise ist der Raum ausserhalb der Lehrveranstaltung allen Studierenden der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik zur Nutzung offen. Der Zugang erfolgt mit der Legic-Karte, die jeder Student besitzt und die gleichzeitig auch als Studentenausweis und für die Mensa und die Bibliothek verwendet wird.

Daneben betreut das Labor diverse Server, die natürlich nicht im Labor stehen, sondern in einem eigenen Serverraum mit Klimatisierung und gesicherter Stromversorgung. Unter anderem sind dies
  • der Nameserver für "e-technik.fh-muenchen.de" und "ee.hm.edu", der sekundäre Nameserver für alle Domains innerhalb von "fh-muenchen.de", "hm.edu" und "muas.de",
  • www.studieren.de, ein Informationsportal, das sich vor vielen Jahren aus einem Projet des Labors entwickelte,
  • www.netzmafia.de, war ursprünglich als Test-Server konzipiert und füllt sich seit 1995 stetig mit Informationen,
  • evaluation.ee.hm.edu, der Server für das elektronische Evaluatinssystem für die Lehre an der Fakultät,
  • donnerwetter.ee.hm.edu, das Frontend der Wetterstation auf dem Dach des Gebäudes E,
  • www.ikit-bayern.de, der Webserver von IKIT,
  • newgeneration.hm.edu, der Webserver des Arbeitskreises zur Entwicklungskooperation mit Kamerun.

Autonomes Versuchsfahrzeug - eine Kooperation mit dem Labor Mustererkennung

Das Entwicklungslabor im E 204

Der zweite Teil des Labors im Raum E 204 hat den Charakter eines Seminarraums. Hier stehen etliche Linux-PCs und einige Linux-Server für Experimente. In diesem Raum finden Demonstrationen, Praktika und Projekte zu den Vorlesungen 'Rechnerperipherie', 'Kommunikationsnetze', 'Internet-Technologie' und das TI-Projektpraktikum statt. Durch die Gestaltung des Raums kann während der Lehrveranstaltung schnell zwischen Zuhören, Gruppenarbeit und Action am Rechner gewechselt werden.
Dieser Raum ist ebenfalls mit Beamer, Tafel, Overheadprojektor und Verstärkeranlage ausgestattet. Fü multimediale Anwendungen steht bei Bedarf eine Videokamera mit Kamerawagen und Scheinwerfern zur Verfügung.

Außerdem können die Rechner für Diplomarbeiten oder den Test von Erweiterungen der Fachbereichs-Netzdienste genutzt werden.

Weiterhin stehen zwei Hardware-Arbeitsplätze für das Projektpraktikum und Abschlussarbeiten zur Verfügung. Hier lassen sich der Hardware und Software speziell für Microcontroller entwickeln. Der eine Arbeitsplatz ist vornehmlich für die Elektronik-Arbeiten eingerichtet, er dient dem Aufbau von Hardware und Interface-Schaltungen, u.a. Löten und Messen).
Der zweite Arbeitsplatz ist der Software vorbehalten. Ein PC mit der nötigen Software für das Zeichen von Schaltplänen und Platinenlayouts, EPROM-Programmierer sowie Microcontroller-Entwicklungs-Systemen bieten alles Notwendige für die Programmierung von Controllerboards (fertig gekaufte und selbst entworfene).

Es gibt zwar einige Windows-Rechner (manche Software gibt es halt nur für Windows und da alle Welt MS-Office für einen Standard hält, bleibt einem das nicht erspart), aber die Menge der anwesenden Pinguine weist schon auf das hauptsächlich verwendete Betriebssysteme hin. Natürlich passt auch im R BG.009 der Tux auf die User auf.

Forschung/Projekte

Bei angewandter Forschung denkt man zunächst an Kooperation mit der Industrie. Im Labor BS haben sich jedoch daneben aus den aktuellen Anforderungen heraus Projekte ergeben, die dem Fachbereich und der Fachhochschule zu gute kamen.

So wurden im Zusammenarbeit mit dem ZaK (Rechenzentrum) der FH Konzepte für Firewall- und Proxy-Rechner entwickelt und realisiert.
Auch der Betrieb eines fachbereichseigenen Webservers, der datenbankgestützt arbeitet, oder die Installation des E-Mail-Servers mit Spamfilterung und Virenschutz gehören zu den internen Projekten. Die Erfahrungen haben sich dann auch in einem Fachbuch beim Hanser-Verlag niedergeschlagen.

Auch die Hochschuldomain 'hm.edu', die seit 1998 existiert (anfangs als 'fhm.edu'), verdankt die Hochschule dem Labor BS. Seit 2001 wird übrigens keine 'edu'-Domain mehr an Hochschulen außerhalb der USA vergeben.

Aber auch die Verfügbarkeit umfangreicher Vorlesungs-Skripten führt zu interessanten Kooperationen. So werden etliche Texte zu Computernetzen, Sicherheit, Telefon usw. von verschiedenen Behörden für die interne Weiterbildung verwendet. Unter anderem entstand so eine CD-ROM der Zentralstelle für Information und Kommunikation des Bundesgrenzschutzes. Auch andere Hochschulen verwenden viele Unterlagen, die hier entstanden.


Aus dem Labor sind aber auch einige interessante Projekte mit Aussenwirkung hervorgegangen, unter anderem

  • Projekt Netzmafia. Im Rahmen der Netzwerk- und Internet-Vorlesungen diente zunächst der Rechner www.netzmafia.de als Beispiel- und Demonstrationssystem für die Konfiguration verschiedener Internet-Dienste - und das auch für externe Schulungen. Dort finden Sie auch alle Vorlesungsskripte, Hintergrundskripte, Software und weitere Informationen. Inzwischen kann das System bis über 4.000.000 Zugriffe pro Monat verzeichnen.

  • Webportale des Pflaum-Verlags.

  • Handvenen-Identifikation.

  • Hardware zum autonomen Versuchsfahrzeug des Labors MK.

  • Für AKAD Die Privat-Hochschulen GmbH, Stuttgart, entstanden bisher fünf Lehrbriefe zu den Themen Sytemsoftware, Kommunikation/Rechnerverbund und Internet. Weitere vier Lehrbriefe zum Themenkreis 'Mikrocontroller' entstanden 2012.

  • Das Projekt 'Fachbereichsdatenbank'. In dieser Datenbank werden alle bisher dezentral gehaltenen Daten (Adressen, Webseiten, Fächerbeschreibungen, Labor-Informationen, Personal-Einsatzplanung, usw.) zusammengeführt. Dazu gehören auch die Online-Anmeldung zum Praxisseminar und zu verschiedenen Lehrveranstaltungen.

  • Elektronische Evaluation: 2004 wurde ein System für die Online-Evaluation der Lehre entwickelt, das seit 2005 auch von anderen Fakultäten rege genutzt wird. Näheres unter evaluation.ee.hm.edu.

  • Verteiltes System "Kelvin" zur Temperaturüberwachung von Serverrämen etc. Jede Mess-Station besteht aus einen Mikrocontroller mit Netzanbindung und bis zu acht Temperatursensoren. Das Sytem basiert auf einem PIC-Microcontrollerboard von Olimex. Für die Visualisierung der Daten wird u. a. auf GnuPlot zurückgegriffen. Weitere Informationen dazu enthält die Dokumentation und der komplette Sourcecode kann ebenfalls heruntergeladen werden.

  • Beim Master-Projekt Donnerwetter handelt es sich um eine verteilte Wetterstation, die über Ethernet miteinander kommuniziert und die gewonnenen Wetterdaten in eine Datenbank einträgt. Die aktuellen Werte der Außen- und Innentemperatur, Globalstrahlung, Regenmenge, Luftdruck, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit und Windrichtung werden auf einem Display und dieser Webseite angezeigt.

    Die Hardware der Sensorik besteht aus drei Netzwerk-Boards, welche die Wetterdaten über TCP/IP bereitstellen. Diese Daten werden von einem Linux-betriebenen Atom-PC abgerufen, der sowohl die MySQL-Datenbank, als auch den Webserver für die Webseite bereitstellt. Im Display steckt ein weiteres netzwerkfähiges Board, das die Daten seriell an die Schieberegister der Anzeige weitergibt. Nähere Angaben finden Sie in der Dokumentation zum Projekt.


    Das Großdisplay im 2 Stock des E-Baus ist ca. 1 m x 1 m groß

  • Als Modell für die dezentrale Steuerung von Hardware über Intranet/Internet entstand 2012 der 'Orcus'-Computer, der in einem der Labor-Schaltschränke im E 204 eingebaut wurde. Mit 'Orcus' wird sowohl ein transneptunischer Asteroid im Kuipergürtel bezeichnet als auch der Gott der Unterwelt in der römischen Mythologie. Hier ist mit dem Begriff "Orcus" ein Mikrocontrollerboard gemeint, das dem Anwender die Steuerung von drei unabhängigen Modulen über TCP/IP oder einer Webpage ermöglicht. Diese Module sind eine mit Hilfe zweier Servos in X- und Y-Richtung frei schwenkbare Webcam die auch beliebige Scanpfaden ablaufen kann, ein einzeiliges LED-Punktmatrix-Display mit ca. 5 cm Zeichenhöhe, sowie acht LED-Spots, die über logische und zeitliche Verknüpfungen ein- und ausgeschaltet werden können. Weitere Informationen liefert das Handbuch. Da die Ansteuerung flexibel gehalten wurde, kann 'Orcus' in mehreren Praktika eingesetzt werden ("Betriebssystem Unix/Linux", "Kommunikationsnetze" und "Internet Technologie").

  • Ein laborinternes Forschungsprojekt widmet sich der jüngeren Geschichte der Datenverarbeitung, Digitaltechnik und deren elektronischen Randgebieten. In den Jahren 2011 und 2012 entsteht in der Ausstellungshalle E 011 eine Ausstellung zum Thema 'Geschichte der Datenverarbeitung'.

    Dazu gehört auch das Projektpraktikum im Sommersemester 2011, das die Verbindung zwischen historischen und aktuellen Elementen zum Thema hat. Hier werden moderne Controllerschaltungen verwendet, um Kaltkatoden-Anzeigeröhren ('Nixie'-Röhren) und andere Anzeigeröhren ('Magische Augen') anzusteuern. Zur Erzeugung der Anoden- und Heizspannung kommen aktuelle DC-DC-Wandler (Boost- und Buck-Wandler) zum Einsatz. Näheres finden Sie bei den Hardware-Texten.

  • Anfang 2015 wurde das Projekt Langweilometer auf der Basis eine Raspberry Pi fertig gestellt (Server NUR innerhalb der Fakultät erreichbar). Die Idee des "Langweilometers" ist recht schnell erklärt: Per Webinterface kann man den aktuellen Eindruck der gerade statfindenden Lehrveranstaltung bewerten. Dies geschieht durch Eingabe eines prozentualen Langweilepegels zwischen (0 = "super spannend und unterhaltsam" und 100 = "Schlaftablette"). Der aktuelle Stand wird auf der Webseite nach der Eingabe zurückgemeldet und auf einer analogen Anzeige dargestellt. Die Dokumentation findet man unter /skripten/hardware/RasPi/Projekt-Langweilometer/