Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik1 Echtzeitsystemtechnik Echtzeitrechentechnik verteilte Systeme,

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik1 Echtzeitsystemtechnik Echtzeitrechentechnik verteilte Systeme,"—  Präsentation transkript:

1 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik1 Echtzeitsystemtechnik Echtzeitrechentechnik verteilte Systeme, eingebettet und verlässlich

2 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik2 Echtzeit - Fahrplan 4 Klassisch –Rechtzeitig oder „schnell“ –Ablaufsteuerung (Scheduling) –Nebenläufig 4 Aktuell: –Große Systeme: Komplexität –Verteiltheit, transparente Kommunikation –Verlässlichkeit –Unterstützung für Entwurf –Eingebettete Rechner

3 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik3 Was ist ein Echtzeitsystem? 4 Informationsverarbeitungssystem, das auf extern entstandene Eingangssignale innerhalb einer spezifizierten Zeitdauer reagiert haben muss. –Die Korrektheit hängt nicht nur vom logischen Ergebnis ab, sondern auch vom Zeitpunkt, zu dem das Ergebnis geliefert wird. –Eine zu späte Antwort ist genau so schlecht wie eine falsche Antwort. (nach Burns)

4 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik4 Ein Missverständnis: Wie schnell ist „Echtzeit“? 4 nicht um Tempo geht es 4 Cache und Benchmark: Schnell im Mittel 4 „Komfortabler“ Prozessor? –Viel Umgebung zu retten –Lange Umschaltzeiten zwischen Prozessen

5 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik5 Echtzeit-Varianten 4 Harte Echtzeit: Terminüberschreitung ist katastrophal 4 Weiche Echtzeit: Terminüberschreitung wird um so teurer, je weiter 4 Schnelle Echtzeit: Hartes Echtzeitsystem, das extrem schnell reagieren muss 4 Feste Echtzeit: Weiches Echtzeitsystem; nützlich sind nur eingehaltene Termine

6 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik6 Rechtzeitigkeit; Charakteristik der externen Ereignisse 4 Ereignisse, deren Bearbeitung nicht beliebig warten kann 4 Große Vielfalt: –periodisch –evtl. sehr selten –unklar, wann 4 Beispiel: Airbag

7 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik7 Quasi gleichzeitige Prozesse 4 Grundproblem: Ein Prozessor, aber mehrere Aufgaben gleichzeitig 4 Lösung: Prozessor multiplexen 4 Prozessorzuteilung entsprechend Bedarf und Priorität 4 Was ist am gerechtesten?

8 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik8 Schnittstellen zum Parameter Zeit 4 Zugriff zu Uhren zwecks Messung der ablaufenden Zeit 4 Verzögerung von Prozessen bis zu einem gewünschten Zeitpunkt 4 Programmierung von Warte-Intervallen, so dass das Ausbleiben eines bestimmten Ereignisses erkannt und behandelt werden kann

9 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik9 Ablaufsteuerung (Scheduling) 4 Voraussetzungen: vollständige Information über –zeitliche Anforderungen der externen Prozesse (sporadisch, periodisch) –genaue Zeitdauer der behandelnden Software (Takte zählen!) –Kontextwechselzeit 4 Prioritätenbasierte Ablaufsteuerung (fest oder variabel) 4 Preemption

10 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik10 Strategien (So einfach wie möglich) 4 Zyklische Ausführung 4 first come, first serve 4 Wenn Termin („Deadline“) bekannt: –Der früheste Termin zuerst 4 Wenn auch nötige Bearbeitungsdauer bekannt: –Zuerst der Termin mit der kleinsten Reserve

11 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik11 Ablaufsteuerung 4 Die Abarbeitungsschleife widerspiegelt nicht die reale Struktur der Anlage – das begrenzt die Größe der beherrschbaren Systeme

12 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik12 Nebenläufigkeit (Concurrency) 4 Verschiedene Prozesse verlaufen parallel („natürliche“ Gegebenheit für typische Echtzeitfälle) 4 Kooperationsbeispiele von Prozessen: –senden/empfangen von Nachrichten –gemeinsame Benutzung von Ressoucen 4 Gemeinsam benutzte Variablen; Leser-Schreiber- Problem und kritischer Bereich 4 Probleme: Blockierungen 4 Beispiel: die fünf Philosophen

13 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik13 Neue Herausforderungen 4 Große Systeme: Komplexität 4 Verteiltheit, transparente Kommunikation 4 Verlässlichkeit 4 Unterstützung für Entwurf 4 Eingebettete Rechner

14 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik14 Komplexität 4 Objektorientierung: große Systeme beherrschbar 4 Grund: hierarchische Kapselung 4 Schwierigkeit: Vermittlung der Idee an versierte konventionelle Programmierer

15 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik15 Objektorientierung 4 Das besondere an einem „Objekt“: –Individuum („Instanz“ eines bestimmten Datentyps) –Verwendbar ausschließlich und strikt anhand der spezifizierten Schnittstellen („Methodenaufrufe“) –Programmierung der Interna durch separate Mannschaft –Das alles hierarchisch 4 Produktivitätsquellen: –Größere Programmierermannschaften durch Informationskapselung möglich –Extensive Wiederverwendung von Code durch Vererbung (Problem: späte Bindung“)

16 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik16 Verteilte Systeme 4 Mehrere separate Echtzeitrechner kooperieren zwecks Erledigung einer Aufgabe 4 Zwecks Koordination: Kommunikation über Netzwerk 4 Unterstützt durch Objektorientierung (Corba, DCOM): –Transparenz

17 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik17 Verlässliche Systeme (dependable, trustworthy) 4 Fehlertypen (ständig, transient) 4 Vorbeugung und Toleranz 4 Reparaturblock 4 Mehrere Programmversionen 4 Gute Systeme heute: 50 min Ausfall/Jahr 4 Fernziel:1 Sekunde / Jahrhundert (Jim Gray)

18 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik18 Architektur 4 Anleihe bei herkömmlicher Ingenieurwissenschaft

19 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik19 Unterstützung für den Entwurf 4 Entwurfsmuster („Design Pattern“) 4 Enheitliche Modellbeschreibungssprache: „UML“ 4 Anwendungsfälle („Use Cases“)

20 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik20 Entwurfsmuster Regelkreis Beispiel Echtzeitrechner Anlage Kommunikation Massenspeicher Nutzer

21 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik21 Eingebettet –99% aller Prozessoren gehören zum Markt der eingebetteten Systeme 4 Entwurfsmuster gesucht 4 Entwurfsverfahren

22 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik22 Typisches eingebettetes System Steuer- Algorithmen Datenerfassung Daten finden und anzeigen Bediener- Schnittstelle Schnittstelle Anlage Messen / Überwachen Echtzeit- Uhr Datenbank Bediener- Konsole Anzeigen Echtzeitrechner

23 H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik23 Zusammenfassung 4 Zwei Hauptklassen von Systemen: –Harte Echtzeit / weiche Echtzeit 4 Zunehmende Größe und Komplexität 4 Extreme Verlässlichkeit 4 Nebenläufige Steuerung verteilter Systemkomponenten 4 Echtzeitsteuerung externer Geräte 4 Effizienz bei Entwurf und Implementierung


Herunterladen ppt "H. Pfüller, Universität Rostock, Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik1 Echtzeitsystemtechnik Echtzeitrechentechnik verteilte Systeme,"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen