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REALZEITSYSTEME - ZEITPLAN

Diese Vorlesung wird in enger Kooperation mit Herrn Houssaini ausgeführt, speziell im Bereich der konkreten Anwendung von RTAI


VORLESUNG:

Dieser Plan kann Änderungen unterliegen.

Letzte Änderung:9.Mai 2005 19:15h



ÜBUNGEN:

Übung 1: 11:45h Raum: BCN 103
Übung 2: 14:15h Raum: BCN 103
Übung 3: 16:00h Raum: BCN 103
Erste Übung:Mo, 11.Okt.2004

KW

VORLESUNG

ÜBUNGEN

Inhalt laut Lehrplan

Literatur und Software

Leistungsnachweise

Zusätzliches Material auf dem eLearning-Server der FH Frankfurt(verlangt Anmeldung und Passwort).

Ergebnis der Übungsgruppen

42

Einführung in die Thematik und Plan der Vorlesung; Einteilung der Gruppen

Vorstellen des Labors, 1.Übungsaufgabe (als PDF-Dokument)
Gruppen A1 - B1 - C1

43

Zeit, Uhren, Zeitmessung

Vorstellen des Labors, 1.Übungsaufgabe (als PDF-Dokument)
Gruppen A2 - B2 - C2

44

Zeitbasierte Begriffe; Reliability; Klassifikation usw.

Abgabe Übugsaufgabe Nr.1; Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.2
Gruppen: A1 - B1 - C1

45

Scheduling 1

Abgabe Übugsaufgabe Nr.1; Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.2
Gruppen: A2 - B2 - C2

46

Scheduling 2

Abgabe Übugsaufgabe Nr.2; Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.3
Gruppen: A1 - B1 - C1

47

Scheduling 3

Abgabe Übugsaufgabe Nr.2; Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.3
Gruppen: A2 - B2 - C2

48

Scheduling 4

Abgabe Übungsaufgabe Nr.3;
Gruppen: A1 - B1 - C1.
Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.4

49

Realzeitbetriebssysteme 1: Beispiel - Linux - RTAI

Abgabe Übungsaufgabe Nr.3;
Gruppen: A2 - B2 - C2.
Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.4

50

Realzeitbetriebssysteme 2: Linux - Module

Abgabe Übungsaufgabe Nr.4;
Gruppen: A1 - B1 - C1.
Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.5

51

Realzeitbetriebssysteme 3: Anwendungen mit RTAI

Abgabe Übungsaufgabe Nr.4;
Gruppen: A2 - B2 - C2.
Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.5

52

Realzeitbetriebssysteme 4: Anwendungen mit RTAI
Vorstellen der neuen Aufgabe Nr.6

Abgabe Übungsaufgabe Nr.5;
Gruppen: A1 - B1 - C1

53

Keine Vorlesung

1

Keine Vorlesung

2

RTAI: Prozesse, Tasks; Interprozesskommunikation 1

Abgabe Übungsaufgabe Nr.5;
Gruppen: A2 - B2 - C2.

3

RTAI: Interprozesskommunikation 2; Zeit

Abgabe Übungsaufgabe Nr.6;
Gruppen: A1 - B1 - C1 und Gruppen: A2 - B2 - C2.

4

Zusammenfassung

5

Keine Vorlesung, da Raum für Prüfungen benötigt wird

6

Klausur, Di, 8.Febr.2005, 10:00-12:00h, AudiMax
Klausurergebnisse; Nachklausur Realzeitsysteme WS04: Klausurergebnisse, Di, 10.Mai 2005



START

Inhalt laut Lehrplan

Der bisherige Lehrplan umschreibt die Lehrinhalte für Realzeitsysteme wie folgt:

Einige dieser Themen wurden schon in Vorlesungen wie 'Rechnerarchitektur' und 'Betriebssysteme' behandelt. In der aktuellen Vorlesungen wird der vorgesehene Themenbereich wie folgt akzentuiert:


START

Literatur


Als primäre Referenz zu Realzeitsystemen wird in dieser Vorlesung benutzt:


  • Francis COTTET/ Joelle DELACROIX/ Claude KAISER/ Zoubir MAMMERI [2002], "Scheduling in Real-Time Systems", John Wiley & Sons, Chichester (Engl.) et al.

  • Mark G.KLEIN/ Thomas RALYA/ Bill POLLAK/ Ray OBENZA/ Michael G. HARBOUR [1993], "A Practitioner's Handbook for Real-Time Analysis", Kluwer Academic Publishers, Boston - Dordrecht - London

  • Hermann KOPETZ [1997, 5th ed. 2001], "Real-Time Systems. Design Principles for Distributed Embedded Applications", Kluwer Academic Publishers,Boston - Dordrecht - London

  • Neil Storey [1996], "Safety-Critical Computer Systems", London - New York et al:Prentice Hall (Pearson Education)

  • DIAPM-RTAI [2000], "Real Time Application Interface (for Linux). A Hard Real Time support for LINUX. This document explains how to call the functions available in DIAPM-RTAI", Mailand:DIAPM-RTAI Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, Politecnico di Milano

  • DIAPM-RTAI [2000], "RTAI Programming Guide 1.0",Mailand:DIAPM-RTAI Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, Politecnico di Milano

Als primäre Referenz zu eingebetteten Systemen ('embedded systems') wird in dieser Vorlesung benutzt:


  • Karim YAGHMOUR [2003], "Building Embedded Linux Systems", Cambirdge et al: O'REILLY

  • Ansgar GERLICHER/ Stephan RUPP [2004], "Symbian OS. Eine Einführung in die Anwendungsentwicklung", Heidelberg:dpunkt.verlag

Dazu für Linux als geradezu unentbehrlich das hervorragende Buch:

  • Alessandro RUBINI/Jonathan CORBET[2nd Edition June 2001],Linux Device Drivers, O'Reilly, Sebastopol (CA), USA

Weitere ergänzende Literatur findet sich hier:

  1. ADEOS-Projekt, Homepage, mit Artikeln und download-SW


  2. J. Alves-Foss/ B. Rinker/ C. Taylor [2002] Towards Common Criteria Certification for DO-178B Compliant Airborne Software Systems, Center for Secure and Dependable Systems


  3. W. BALZER: Empirische Theorien. Modelle, Strukturen, Beispiele. Braunschweig - Wiesbaden: Fr.Viehweg & Sohn 1982


  4. W.BALZER/ C.U.MOULINES/ J.D.SNEED: An Architectonic for Science. The Structuralist Program, Dordrecht: Reidel 1987


  5. M.Barr [2003], "Embedded Systems Glossary." Online at http://www.netrino.com/Publications/Glossary


  6. Michael BECK et al.[2001, 6.Aufl.], "Linux Kernel-Programmierung. Algorithmen und Strukturen der Version 2.4", Addison-Wesley, Mnchen et al. .


  7. BOURBAKI [1970], "Elements de Mathematique. Theorie des Ensembles", Hermann, Paris.


  8. BSI - Bundesamt fr Sicherheit und Informationstechnik: Gemeinsame Kriterien fr die Prfung und Bewertung der Sicherheit von Informationstechnik/ Common Criteria for Information Technology Security Evaluation (CC), Version 2.0 .


  9. Fritz COLONIUS/ Wolfgang KLIEMANN [2000], " The Dynamics of Control", Birkhauser, 629 Seiten, ISBN: 0-8176-3683-8


  10. Ali DASDAN [1999], "Timing Analysis of Embedded Real-Time Systems",Thesis, Computer Science, University of Illinois at Urbana-Champaign


  11. United States Department of Defense (DoD) [1991, 1995], "Military Handbook MIL-HDBK-217, Washington. /* Hervorragende Referenz fr konkrete beispiele zum Thema Reliability */


  12. J.DUDEL, R.MENZEL, R.F.SCHMIDT [1996], "Neurowissenschaften. Vom Molekül zur Kognition", Berlin-Heidelberg et.al: Springer Verlag


  13. John R.ELLIS [1994], "Objectifying Real-Time Systems", Sigs-Books, New York


  14. http:///www.embedded-linux.de Umfangreiche Sammlung von anwendungsorientierten Artikeln zu Theorien, Software und Hardware.


  15. FSMLabs mit dem Realzeitbetriebssystem RTLinux (FSMLabs ber sich: "FSMLabs created the RTLinux and RTCore hard-real-time operating systems and we are primarily a research and development and software support company")


  16. M.S.GAZZANIGA (Editor-in-Chief)[1995, 4.th.ed. 1997], "The Cognitive Neurosciences", Cambridge (MA): MIT Press


  17. E. von Goldammer/ C. Kennedy/ J. Paul/ H. Lerchner/ R. Swik [1996], " AUTONOMOUS SYSTEMS: Description and Construction", Institut fr Kybernetik & Systemtheorie - ICS Harpener Hellweg 532, D-44388 Dortmund and FB Informatik, FH Dortmund


  18. Otto-Joachim GR�SER [1989, 2.Aufl. 1990], Zeit und Gehirn. Zeitliche Aspekte der Signalverarbeitung in den Sinnesorganen und im Zentralnervensystem, in: Carl-Friedrich von Siemens Stiftung (ed.), "Die Zeit. Dauer und Augenblick", Mnchen-Zrich: Piper Verlag, SS.79-132


  19. E.JACOBSON [1996, 2.Aufl.], "Einführung in die Prozessdatenverarbeitung", Carl Hanser Verlag, München - Wien


  20. Michael JUNGMANN [2003], "C versus Ada in sicherheitskritischen Applikationen", in: Rüdiger GRIMM/ Hubert B.KELLER/ Kai RANNENBERG (eds), "INFORMATIK 2003. Mit Sicherheit Informatik. Beiträge des Schwerpunktes 'Sicherheit - Schuitz und Zuverlässigkeit'", GI-Edition, Lecture Notes in Informatics, ISBN 3-88579-365-2, SS.191-194


  21. George J.KLIR [1991], "Facets of Systems Science", Plenum Press, New York - London


  22. Robert D. KNIGHT, Marcia GRABOWECKY [1995, 4.th.ed. 1997], Escape from linear Time: Prefrontal Cortex and Conscious Experience, in: M.S.GAZZANIGA (Editor-in-Chief), "The Cognitive Neurosciences", Cambridge (MA): MIT Press, pp.1357 - 1371


  23. Bryan KOLB, Ian Q.WHISLAW [1993], "Neuropsychologie", Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag


  24. G.LAUX (ed)[1980/81], "Lexikon der Kybernetik, Bd.1-4", Akademie-Verlag, Berlin


  25. F.L.Lewis [1992], Introduction to Modern Control Theory", in: Applied Optimal Control and Estimation, Prentice-Hall


  26. http://www.linuxdevices.com/ Umfangreiche Sammlung von anwendungsorientierten Artikeln zu Theorien, Software und Hardware.


  27. G.LUDWIG: Die Grundstrukturen einer physikalischen Theorie, Berlin - Heidelberg - New York: Springer 1978


  28. G.LUDWIG: Einführung in die Grundlagen der Theoretischen Physik, Braunschweig: Viehweg 1978b (2nd. ed.)


  29. LynuxWorks mit dem Realzeitbetriebssystem LynxOS (LynuxWorks ber sich selbst: "LynxOS-178 fully satisfies the objectives of the DO-178B specification and enables developers to meet the strict technical requirements of safety-critical systems, with highly predictable costs and schedules. So, while others are bickering, remember LynuxWorks is focused on developing and delivering the best products, including LynxOS-178, which offers previously certified software and artifacts, standard POSIX interfaces which give the ability to leverage Linux and UNIX COTS software to ease your path to DO-178".und: "The LynxOS real-time operating system is certified POSIX-conformant and also supports all of the routines in POSIX.1b and POSIX.1c." and "As a result of its collaboration with LynuxWorks and the overwhelming success of LynxOS, ICI has shifted its software baseline from VxWorks to LynxOS to support the development and deployment of the Army's standard EBC software for its aviation unit. Moreover, LynxOS has become the de facto standard for virtually all airborne Army communications equipment interfacing with the Tactical Internet."


  30. Chr.MÄRTIN [2001], "Rechnerarchitekturen. CPUs, Systeme, Software-Schnittstellen", Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München - Wien


  31. Jörg MATTHES et al [2003], "Zuverlässige Software durch den Einsatz von UML, MDA und der Programmiersprache ADA", in: Rüdiger GRIMM/ Hubert B.KELLER/ Kai RANNENBERG (eds), "INFORMATIK 2003. Mit Sicherheit Informatik. Beiträge des Schwerpunktes 'Sicherheit - Schutz und Zuverlässigkeit'", GI-Edition, Lecture Notes in Informatics, ISBN 3-88579-365-2, SS.167-178


  32. Ch.E.MORTIMER [1996, 6.rev.ed.], "Chemie", Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York


  33. NIST [Aug.1999], Common Criteria (CC) Vers. 2.1; ISO International Standard 15408 fr allgemeine Kriterien zu sicheren Systemen.


  34. J.D.PALMER et al. [2003], "The IEEE Systems, Man, and Cybernetics Society: Historical Development, CurrentStatus, and Future Perspectives", in: IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applicationsand Reviews, Vol.33 (1)13-23 /* Der zur Zeit aktuellste Überblick über die hier einschlägigen Disziplinen am Beispiel der wichtigsten internationalen Gesellschaft zu diesem Thema. */


  35. Paul Parkinson (Senior Systems Engineer, Wind River),[2003],Safety-Critical Software Development for Integrated Modular Avionics


  36. H.PENZLIN [1996, 6.rev.ed.], "Lehrbuch der Tierphysiologie", Gustav Fischer Verlag, Jena - Stuttgart


  37. F.PICHLER [1975], "Mathematische Systemtheorie. Dynamische Konstruktionen", Walter de Gruyter, Berlin - New York


  38. Daniel P.BOVET/ Marco CESATI [2003], "Understanding the Linux Kernel", O'Reilly, New York et al.


  39. POSIX-Standard, including latest Realtime POSIX 1003.1b standard, presented by the IEEE and OPEN-Group


  40. Michael Riepe [2004], "Zeitmessung unter Unix/Linux und Windows. Sweetheart, what watch?", in: iX 3/2004, Hannover:Heisse Zeitschriften-Verlag, SS.102-105


  41. RTAI (und LXRT, NEWLXRT) , mit einigen guten Artikeln und download-SW


  42. RTnet-Projekt


  43. John RUSHBY, [1989], "Kernels for Safety?", in: "Safe and Secure Computing Systems", Chapter 13, Edited by T. Anderson, Blackwell Scientific Publications, Pages 210?220. Abstarct:" Secure systems are often built around a ``security kernel''---a relatively small and simple component that guarantees the security of the overall system. In this paper we ask whether this approach can be used to ensure system properties other than security---in particular, we are interested in whether ``safety'' properties can be handled in this way. Our conclusion is that kernelized system structures can provide rigorous guarantees that certain faults of commission will not occur. We give a more precise characterization in terms of the formal statement that can be asserted for a kernelized system and we outline an approach to system design that uses these insights and draws on experience with secure systems in order guarantee certain safety properties."


  44. R.F.SCHMIDT, G.THEWS[1995, 26.th ed.], "Physiologie des Menschen", Berlin-Heidelberg et.al: Springer Verlag


  45. A.SCHULZ [1999], "Entwurf und Evaluierung von Echtzeit-Scheduling-Strategien in Hardware für einen mehrfähigen Java-Mikrocontroller", Dipl.Arbeit am Institut fr Rechnerentwurf und Fehlertoleranz, Fakultät für Informatik, Universität Karlsruhe (TH)


  46. Shankar SASTRY/ Marc BODSON [1989], "Adaptive Control: Stability, Convergence, and Robustness", Prentice-Hall Advanced Reference Series (Engineering), Englewood Clifs (NJ)


  47. G.M. SHEPHERD [1994, 3.rv.ed.], "Neurobiology", Oxford University Press, New York - Oxford


  48. G.SCHULZ [2002], "Regelungstechnik. Mehrgrössenregelung - Digitale Regelungstechnik - Fuzzy Regelung", Oldenbourg Verlag, München - Wien


  49. J. A. Stankovic/ M. Spuri/ K. Ramamritham/ G. C. Buttazzo [1999], "Deadline Scheduling for Real-Time Systems: EDF and Related Algorithms", Kluwer Academic Publishers, Dordrecht Norwell


  50. D.Stewartand/ M.Barr [2002], "Rate Monotonic Scheduling", in: Embedded Systems Programming, March 2002, pp. 79-80.


  51. SYSGO AG ber sich selbst: "Wir sind Spezialisten für Entwicklung, Integration und Beratung für eingebettete bzw. Echtzeit-Systemsoftware. In diesem Bereich - an der Schnittstelle zur Hardware - haben wir uns auf die Entwicklung und den Vertrieb von Systemsoftware ("Hardware Abstraction Software") spezialisiert.


  52. SYSGO AG [2003], Embedded Linux Distribution 'ELinOS'; User's Guide


  53. SYSGO AG [2003], Embedded Linux Distribution 'ELinOS'; Platform Manual


  54. A.S.TANENBAUM/ J.GOODMAN [2001], "Computerarchitektur. Strukturen, Konzepte, Grundlagen", Pearson Studium, München


  55. M.TÖRNGREN [1995],"A perspective to the Design of distributed Real-time Control Applications based on CAN",Division of Mechatronics, Departmen of Machine Design, The Royal Institute of Technology, Online-Quelle: Firma KVASER -> Artikel


  56. VxWorks Realzeit-Betriebssystem von der Firma Windriver (Wind river ber sich selbst: "Wind River is the undisputed worldwide leader in embedded software and services with more than 30% market share. Wind River is committed to aerospace and defense and it is the fastest growing market for the company." ).


  57. G.J.WHITROW [1980 2nd ed., repr. 1990],"The Natural Philosophy of Time", Oxford: Clarendon Press


  58. Klaus Wst [2003],"Mikroprozessortechnik. Mikrocontroller, Signalprozessoren, Speicherbausteine und Systeme", Vieweg Verlag, Wiesbaden


  59. Victor Yodaiken,Verschiedene interessante Artikel im Umfeld von Realzeit; Yodaiken ist der Erfinder von RTLinux.


  60. Beispiel einer Sammlung aktueller Themen im Umkreis des Themas Prozessrechner


  61. Eine kleine Sammlung von Texten und Links zur Kontroll-Theorie, dazu eine sehr schöne Sammlung von Demos von Carnegie Mellon


  62. Posix-High-Resolution Timers for Linux/p>



START



Software


Es kommt fast ausschliesslich 'freie' Software zum Einsatz)

START


Leistungsnachweise

Für die Prüfungsleistung werden Noten von 1-5 vergeben:

NOTE

PUNKTE

1

>69

2

55-69

3

40-54

4

25-39

5

<25



Grundsätzlich gilt, dass Leistungspunkte in der Klausur erworben werden. Zusätzlich kommt den Übungen eine zentrale Rolle zu: zugelassen zur Klausur wird nur, wer mindestens 20 Leistungspunkten aus den Übungen der aktuellen Lehrveranstaltung erreicht hat. Die Leistungspunkte aus den Übungen werden für die Klausur angerechnet. Dabei gilt der Grundgedanke, dass die Klausurpunkte (K) die Basis bilden: erreicht jemand in der Klausur mindestens soviele Punkte wie in der Übung (U), dann werden ihm die Übungspunkte voll angerechnet (K+U); erreicht jemand in der Klausur weniger Punkte als in den Übungen (K < U), wird verallgemeinernd unterstellt, dass die Übungspunkte --zumal in Teams gearbeitet werden kann-- nicht den 'wahren' Leistungsstand widerspiegeln.

Für Übungen gelten die folgenden Regeln:

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