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PROZESSRECHNER - ZEITPLAN


VORLESUNG:

VL Di 14:15 - 15:45h Raum: BCN 324
Erste Vorlesung: Di, 30.März 2004, 14:15h


ÜBUNGEN:

Üb1: Mi 16:00 - 17:30h Raum: BCN 105
Üb2: Mi 17:45 - 19:15h Raum: BCN 105
Erste Übung: Mi, 7.April
Labor mit Tutor: Di, 1.-3.Block, Fr, 1.-2.Block

Dieser Plan kann Änderungen unterliegen.

Letzte Änderung: 19.August 2004


KW

THEORIE

ÜBUNGEN

Inhalt laut Lehrplan

Literatur und Software

Leistungsnachweise

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

14

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

Ergebnisse der Übungsgruppen

15

Zeit, Uhren, Zeitmessung I+II

Vorstellen des Labors, 1.Übungsaufgabe (als PDF-Dokument);
14:15h Gruppe A
16:00h Gruppe B

16

Vorlesungsfreie Zeit

Freie Übungen; Arbeiten an Aufg.1

17

Zeit, Uhren, Zeitmessung I+II

Gruppen A+B, Aufg.1 vorstellen; 2.Übungsaufgabe (als PDF-Dokument);

18

Zeitbasierte Begriffe; Reliability; Klassifikation usw. I+II

Freie Übungen; Arbeiten an Aufg.2

19

Zeitbasierte Begriffe; Reliability; Klassifikation usw. I+II

Gruppen A+B, Aufg.2 vorstellen;
neue Aufg.3 (als PDF-Dokument);
Lösungsbeispiel zu Teilaufgabe N4.4: Parser füer Systembeshreibungen

20

Scheduling I

Freie Übungen; Arbeiten an Aufg.3

21

Scheduling II

Gruppen A+B, Aufg.3 vorstellen; neue Aufg.4 (als PDF-Dokument)

22

Scheduling III

Freie Übungen; Arbeiten an Aufg.4

23

Keine Lehrveranstaltung

Gruppen A+B, Aufg.4 vorstellen; neue Aufg.5 (als PDF)

24

Scheduling IV

Freie Übungen; Arbeiten an Aufg.5

25

Realzeitbetriebssystem I

Gruppen A+B, Aufg.5 vorstellen; neue Aufg.6

26

Realzeitbetriebssystem II

Freie Übungen; Arbeiten an Aufg.6

27

Tutorium

Gruppen A+B, Aufg.6 vorstellen

28

Klausur Mo, 5.Juli 2004, 15:00h, BCN 231
Ergebnisse Klausur



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Inhalt laut Lehrplan

Der bisherige Lehrplan sieht vor, dass die Lehrveranstaltung Prozessrechner anhand der Hardware des Realzeitlabors in die wichtigen Themen von Realzeitsystemen einführt.

Aufgrund der dynamischen Entwicklung im Bereich Realzeitsysteme wird der Schwerpunkt in dieser Vorlesung auf die theoretische Einführung von grundlegenden Eigenschaften wie auch der praktische Nutzung eines modernen Realzeitbetriebssystems gelegt. Die notwendigen Übungen können sowohl im Realzeitlabor wie auch am eigenen Rechner vorgenommen werden.


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Literatur


(Wird laufend ergänzt)

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)

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

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, München et al. .


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


  8. BSI - Bundesamt für Sicherheit und Informationstechnik: Gemeinsame Kriterien für die Prüfung 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 für 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 über 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 für Kybernetik & Systemtheorie - ICS Harpener Hellweg 532, D-44388 Dortmund and FB Informatik, FH Dortmund


  18. Otto-Joachim GRÜSSER [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", München-Zürich: 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 über 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 - Schuitz 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 für 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. POSIX-Standard, including latest Realtime POSIX 1003.1b standard, presented by the IEEE and OPEN-Group


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


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


  41. RTnet-Projekt


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


  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 mehrfädigen Java-Mikrocontroller", Dipl.Arbeit am Institut für 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 über 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 über 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 Wüst [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>



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Software


(Noch nicht fertig !!!)

(Es kommt ausschliesslich 'freie' Software zum Einsatz)

Name

Kurzbeschreibung

SuSe 7.2/ 7.3 / 8.0/ 8.1/ 8.2/ 9.0 SuSe Linux Distribution (oder Knoppix!!! oder andere...)

Freie Version(en) des Betriebssystems GNU-Linux

GNU xemacs

Mehr als ein Editor

GNU g++ ab Vers. 2.95.3; mittlerweile Version 3.2.2

C/C++-Compiler

GNU make

Tool zum Verwalten von Dateien eines SW-Projektes

GNU gdb ab Vers. 5.0

Tool zum Debuggen von Objekt-Code

sciLab

Freies Softwarepaket mit ähnlichen Leistungen wie das kommerzielle MatLab oder wie Mathematica: "scilab (developped since 1989 by Scilab Group) is a scientific software package for numerical computations providing a powerful open computing environment for engineering and scientific applications. Distributed freely via the Internet since 1994, Scilab is currently being used in educational and industrial environnments around the world"

tcm

Konzeptualisierungstool für die Methoden SA (Structured Analysis) und UML

umbrello

Freies Werkzeug zur Modellierung in UML mit einfacher Quellkodererzeugung

cpp2html

c++/Java-zu-HTML-Konverter

quanta

HTML-Editor

GNU gimp

GNU Image Manipulation Program, zum Editieren und Umformatieren von 2D-Bildern

Win-Compiler

Für solche, die den Übergang zu Linux aus irgendwelchen Gründen nicht schaffen, aber dennoch mit einem freien Compiler arbeiten wollen, hier einige Hinweise auf freie Compiler unter Windows.

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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. Nach verschiedenen Formelentwürfen, wie man diesen Fall behandeln soll --und die alle offiziell nach Diskussion im Plenum verworfen wurden-- wurde dann folgende einfache Regel (Version 4.0...) festgelegt: falls (K < U), dann 2 * K, d.h. U wird auf K beschränkt.

Für Übungen gelten die folgenden Regeln:

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