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Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 1 Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Lehrstuhl für Eingebettete.

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1 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 1 Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Lehrstuhl für Eingebettete Systeme Robert-Mayer-Straße Sekretariat: Linda Stapleton, Raum 211a

2 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 2 Forschungsgebiete Hard- und Software für eingebettete Systeme Im Speziellen: Mikrocontroller & Mikroprozessoren Eingebettete Echtzeitsysteme Verteilte eingebettete Systeme Echtzeit-Middleware Organic Computing Selbst-Organisation und Echtzeit

3 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 3 Projekte Komodo CAR-SoC CARISMA DODOrg OSA+ SIMON SELINA REMIS

4 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 4 Lehre Vorlesungen Hardware-Architektur & Rechnersysteme SS Computer Architecture WS Eingebettete Systeme WS (2 jährig) Spezielle Themen bei Eingebetteten Systemen - Organic Computing SS (2 jährig) Praktika Grundlagen Hardwaresysteme SS Mikrocontroller & Eingebettete Systeme WS Seminare Robuste Systemarchitekturen – Organic Computing WS

5 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 5 Vorlesung Eingebettete Systeme Inhalte: Hardware-Plattformen für eingebettete Systeme Busse zum Umfeld Echtzeitaspekte der Software Entwurf verteilter eingebettete Systeme Organic Computing

6 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 6 Vorlesung Eingebettete Systeme Vermittelt werden sollen: Verständnis für die Besonderheiten des Entwurfs und der Implementierung eingebetteter Systeme Zielarchitekturen in Hard- und Software grundlegend und in Vertiefung Wichtige Aspekte wie Echtzeitverhalten, Ressourcenschonung sowie Verteilung und deren Wechselwirkung Neuester Forschungstrends, aktuelle Probleme und deren künftige Lösungsmöglichkeiten

7 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 7 Vorlesung Eingebettete Systeme WS 2010/2011 Prof. Dr. U. Brinkschulte

8 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 8 Vorlesungsinhalte und -strukturierung 1. Grundlagen (1,5 Einh.) 2.Hardware-Plattformen (11,5 Einh.) 3.Busse zum Umfeld (3 Einh.) 4.Echtzeitaspekte der Software (4 Einh.) 5.Entwurf verteilter eingebetteter Systeme (4 Einh.) 6. Organic Computing (3 Einh.)

9 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 9 Literatur [1]Brinkschulte, Ungerer Mikrocontroller und Mikroprozessoren 3. Auflage, Springer Verlag, Heidelberg, 2010 [2]Wörn, Brinkschulte Echtzeitsysteme Springerverlag, Heidelberg, 2005

10 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 10 Detaillierte Inhalte 1. Grundlagen 1.1 Eingebettete Systeme 1.2 Ubiquitäre Systeme 1.3 Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Signalprozessoren und SoC 1.4 PC Systeme 1.5 Modellierung 2. Hardware-Plattformen 2.1 Mikrocontroller Abgrenzung zu Mikroprozessoren Anwendungsfelder Leistungsklassen und Familien Auswahlkriterien für den Einsatz von Mikrocontrollern Softwareentwicklung 2.2 Systems on Chip (SoC) 2.3 Energiespartechniken 2.4 Java und Java-Prozessoren für eingebettete Systeme [1] Kap. 1 [2] Kap. 1.3 u. 1.4 Literatur [1] Kap. 3

11 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 11 Detaillierte Inhalte 2.5 Mikrocontroller-Komponenten Prozessorkerne Ein-/Ausgabeeinheiten Zeitgeberbasierte Einheiten Speicher Unterbrechungssteuerung DMA Erweiterungsbus 2.6 Mikrocontroller-Beispiele ATmega128A - ein kompakter Mikrocontroller PXA 270 – ein Hochleistungs-Mikrocontroller MCore - optimiert für niedrigen Energieverbrauch Komodo - ein Forschungs-Mikrocontroller 2.7 Signalprozessoren Einiges zur Theorie der digitalen Signalverarbeitung Abgrenzung zu Mikrocontrollern und Mikroprozessoren 2.8 Signalprozessor-Beispiele Ein einfacher Signalprozessor Ein Hochleistungs-Signalprozessor 2.9 Analoge Schnittstellen [1] Kap. 4 [1] Kap. 5 [2] Kap. 3.3

12 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 12 Detaillierte Inhalte 3. Busse zum Umfeld 3.1 Peripheriebusse USB 3.2 Feldbusse Überblick und Anwendungen Der ProfiBus Der CanBus Der INTERBUS ASI EIB 4. Echtzeitaspekte der Software 4.1 Grundlagen von Echtzeitsystemen 4.2 Echtzeitprogrammierung Synchrone Programmierung Asynchrone Programmierung 4.3 Aufbau von Echtzeitbetriebssystemen [2] Kap. 5 [2] Kap. 4.4 [2] Kap. 6

13 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 13 Detaillierte Inhalte 4.4 Echtzeitscheduling FIFO-Scheduling Fixed-Priority-Scheduling EDF-Scheduling LLF-Scheduling Time-Slice-Scheduling Guaranteed Percentage Scheduling 4.5 Synchronisation und Kommunikation Synchronisation gemeinsamer Betriebsmittel Task-Kommunikation 4.6 Speicher- und IO-Verwaltung Speicherverwaltung IO-Verwaltung 4.7 Klassifizierung und Beispiele von Echtzeitbetriebssystemen QNX Posix RTLinux [2] Kap. 6

14 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 14 Detaillierte Inhalte 5. Entwurf verteilter eingebetteter Systeme 5.1 Anforderungen und Architekturen 5.2 Entwurfsmuster Dienstorientierte Architektur 5.3 Middleware als Systemplattform Aufgaben der Systemplattform Middleware 5.4 OSA+ 5.5 CORBA und RT-CORBA 5.6 Verteilte Mess- und Stelldienste Grundlagen Ein verteilter Mess- und Stelldienst [2] Kap. 7

15 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 15 Detaillierte Inhalte 6. Organic Computing 6.1 Grundlagen des Organic Computing 6.2 Organic Computing und Systems on Chip Autonomic Systems on Chip (ASoC) Connective Autonomic Real-time Systems on Chip (CARSoC) 6.3 Organic Computing und Middleware OSA+ als organische Middleware, neue Konzepte, Organic Manager DodOrg - Digital On Demand Computing Organism 6.4 Ein künstliche Hormonsystem zur Taskzuordnung in verteilten eingebetteten Systemen Natürliches Hormonsystem Künstliches Hormonsystem Künstlichen Hormone Dynamik des Hormonsystems Datenaufkommen der Hormonausschüttung Güte der Taskzuordnung [1] Kap

16 Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte 16 Organisatorisches Folien und Übungsblätter verfügbar unter Vorlesung:Dienstag 13:00 – 16:00, SR 11, RM Uwe Brinkschulte, Mathias Pacher Übung:Donnerstag 13:00 – 14:00, SR 307, RM Ankündigung in der Vorlesung Mitarbeiter des Lehrstuhls


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