Специалистами нашей компании была разработана технологическая среда для моделирования систем реального времени, которая используется в большом промышленном проекте. Центральной частью системы является моделирующее ядро, реализующее основные функции имитационного моделирования. Предлагаемые задачи связаны с развитием функциональность моделирующего ядра.

1.1. Доработка моделирующего ядра для работы в распределенной конфигурации. В настоящее время моделирующее ядро реализовано в локальном варианте (на одном компьютере) – хочется разработать прототип, который позволил бы «обкатать» проектные решения по переносу ядра в режим работы на кластере. В рамках этого направления возникает широкий набор разнообразных и интересных задач.
Рассчитано на команду из 2-3 человек.

Во многих ситуациях возникает необходимость защиты программ от несанкционированного анализа. Одним из способов такой защиты является «запутывание» - то есть такое преобразование программы, которое не изменяет ее функциональность, но делает программный код намного сложнее для понимания и анализа. Широко известны инструменты для «запутывания» программ на уровне исходного кода (например, на языках Javascript или C#), но «запутывание» на уровне машинных кодов исполняемой программы (дающее гораздо большую эффективность защиты) остается существенно более сложной задачей.

2.1. Реализация различных техник и приемов «запутывания» для программ на языках C/С++. Такие приемы, как перемещение участков кода, вставка «мертвого» кода, шифрование фрагментов исполняемого кода, и ряд других, существенно повышают уровень защиты. В рамках работы предлагается реализация этих и других приемов для различных целевых процессоров.
Рассчитано на 1-2 человек.

2.2 Расширение целевых платформ. В первую очередь методы «запутывания» реализуются нашими специалистами под платформу Intel x64 (и, отчасти – под архитектуру MIPS). В связи с этим возникают задачи реализации аналогичных методов и алгоритмов под другие распространенные целевые платформы – такие, как ARM, RISC V и т.д. Поскольку используемые методы и приемы «запутывания» сильно зависят от системы команд целевого процессора, каждый такой перенос представляет из себя нетривиальную задачу, требующую творческого подхода и изобретательности.
Рассчитано на 1-2 человек на каждую целевую архитектуру

При разработке систем реального времени важную роль играет отладка разработанного программного кода непосредственно на целевых процессорах. Делать это «вживую» на реальном процессоре не всегда удается (например, из-за недоступности соответствующих плат или из-за слабости возможностей отладки на «железе»), поэтому широко используется эмуляция команд целевых процессоров. Широко распространен, например, эмулятор qemu, охватывающий множество целевых архитектур. В то же время, скорость работы большинства эмуляторов существенно (на несколько порядков) отстает от скорости реального «железа», что ограничивает возможности отладки реальных программ. Нашими специалистами разработано семейство эмуляторов для различных целевых архитектур, сочетающих точность эмуляции команд с высокой скоростью работы (при работе эмулятора на Intel x64 скорость оказывается сопоставимой с реальной скоростью работы «железных» целевых процессоров). При этом существенная часть кода эмуляторов генерируется автоматически из формальных описаний целевых архитектур. Мы активно развиваем это направление, из чего возникают следующие задачи:

3.1. Разработка общих компонент эмуляторов различных архитектур. Каждый эмулятор состоит из специфических для каждой архитектуры компонент (в основном автоматически генерируемых) и компонент окружения, общих для всех эмуляторов. Доработка и развитие компонент окружения повышает качество эмуляторов и удобство работы с ними.
Рассчитано на 2 человек

3.2. Расширение возможностей автоматического генератора компонент эмуляторов из формальных описаний. Имеются ряд задач по развитию функциональности автоматической генерации компонент эмуляторов по формальным описаниям архитектур.
Рассчитано на 1-2 человек

Инструмент сборки CMake является одним из самых популярных и широко используемых для сборки программ на языках C/C++. Наша компания активно использует его в качестве штатного механизма сборки для создаваемых нами инструментальных средств. В то же время это порождает проблемы при импорте проектов, использующих другие механизмы сборки – make, qmake, autoconf и другие – поскольку внутренние логические модели, используемые этими инструментами сборки, существенно отличаются от CMake. Именно поэтому автоматизация конвертации файлов сборки из этих систем в формат CMake является нетривиальной задачей. Общепризнанных широко распространенных инструментов для такой конвертации, насколько нам известно, нет, поэтому разработчики решают возникающие проблемы «на коленках», разрабатывая программы конвертации для каждого конкретного случая.

В рамках курсовой работы предлагается:

• Проанализировать существующие инструменты (если они есть в открытом доступе) для автоматизации конвертации файлов сборки и на основе проведенного анализа решить, можно ли какой-то из таких инструментов использовать в качестве основы для своей разработки
• Либо на основе одного из существующих инструментов, либо заново разработать собственный инструмент автоматизации конвертации файлов сборки, исходя из максимальной универсальности (т.е., это должен быть не просто конвертер из одной системы сборки в другую, а в нем должна быть общая часть, позволяющая расширять охватываемый набор систем сборки).

Работа рассчитана на одного человека.

Программирование сигнальных процессоров (DSP) --- сложная задача, плохо поддающаяся автоматизации. Это связано со спецификой архитектуры таких процессоров, при программировании которых требуется сложное планирование активностей параллельно работающих блоков. Несмотря на то, что DSP уже используются достаточно давно, трансляторы для них с традиционных языков (таких, как С/С++) недостаточно эффективны и сильно уступают по эффективности генерируемого кода ручному программированию на языке ассемблера.

В компании "СофтКом" ведется исследовательский проект по разработке специального языка, ориентированного на эффективную компиляцию алгоритмов в коды различных DSP-процессоров. Научным руководителем этого направления является Д.Ю.Булычев. В рамках данного направления предлагается несколько тем курсовых работ.

Все темы предполагают работу над "векторным" языком ("array language") --- языком, в котором основным типом данных являются массивы и основные операции предназначены для обработки массивов. Особенностью данного конкретного языка является то, что в нем все данные имеют статический размер и статическое распределение.

Основным требованием к соискателям является готовность изучать современные подходы в области разработки и реализации языков программирования, компиляции, оптимизирующих преобразований и статического анализа. Желательно также владение основами функционального программирования и дискретной математики; в области практического программирования --- make, bash, git, командная строка unix-систем.

5.1. Дефорестация
Дефорестация (deforestation) --- это преобразование, при котором устраняются промежуточные результаты вычислений (например, можно сначала возвести каждый элемент вектора в квадрат, а потом их сложить, а можно сразу складывать и одновременно возводить в квадрат, экономя одновременно и время, и память). Предлагается разработать и реализовать дефорестацию для векторного языка. Предполагается, что это будет сделать довольно просто.

5.2. Статическая и динамическая семантика
В настоящий момент для векторного языка существует эталонный интерпретатор и кое-как написанный эвристический вывод типов. Существует ряд гипотез, которые пока никак не подтверждены (и не опровергнуты) (например, что возможен полностью автоматический вывод типов).

Предлагается аккуратно заполнить существующие пробелы --- описать формальную семантику языка и правила типизации, и доказать (или опровергнуть) гипотезу о выводе типов. В случае, если гипотеза окажется верна, разработать алгоритм вывода типов и доказать его корректность,если нет --- дополнить язык минимальным набором типовых аннотаций.

5.3. Оптимизирующие преобразования
Предлагается реализовать ряд оптимизирующих преобразований как для исходного, так и для промежуточного представления --- константные вычисления, экономию общих подвыражений, устранение кортежей и т.д.