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Time-triggered E P A Sensor- eingaben Programm Ausgabe Aktorik.

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Präsentation zum Thema: "Time-triggered E P A Sensor- eingaben Programm Ausgabe Aktorik."—  Präsentation transkript:

1 time-triggered E P A Sensor- eingaben Programm Ausgabe Aktorik

2 konzentriertes System ohne Bus Prozessor 1Prozessor 2 Speicher 1Speicher 2 gemeinsamer Speicher Systembus 1 Systembus 2

3 konzentriertes System mit Bus Prozessor 1Prozessor 2 Speicher 1Speicher 2 gemeinsamer Speicher Systembus

4 verteiltes System Prozessor 1Prozessor 2 Speicher 1Speicher 2 Feldbus, Ethernet

5 parallele Ausführung A1A2A3 B1B2 Prozessor 1 Prozessor 2

6 nebenläufig unteilbar A1A2A3B1B2 B1B2A1A2A3 Variante 1 Variante 2

7 nebenläufig teilbar B1B2A1A2A3 eine mögliche Variante

8 Produzenten-Konsumenten Produzent Konsument Lesen Buchung Drucken 3 Tasks StrichcodeZettel

9 Auftraggeber-Auftragnehmer Auftraggeber Auftragnehmer Bordcomputer Verkehrsrechner

10 Zustände von Prozessen unbekannt beendet laufend existent bereit blockiert Abmeldung durch vollständige Abarbeitung Neustart Start Anmelden (wird erschaffen, läuft aber noch nicht) Zuteilung des Prozessors Entzug des Prozessor wartet auf Prozessor in Warteschlange Eigenblockade (BM nicht zur Verfügung außer Prozessor) Fremdblockade (BM außer Prozessor fehlt)

11 Bereitliste 1. Prozess G2. Prozess J3. Prozess B4. Prozess M Stellung in Liste gibt augenblickliche Priorität an Zuteilung zu Prozessor Warteschlange

12 Planung niedrige Ebene laufendbereit Start Zuteilung des Prozessors Entzug des Prozessor Beendigung

13 Mehrstufige Warteschlangen Priorität der Warteschlange Prozessor Warteschlangen der jeweiligen Priorität

14 Zeiten bei Ausführung eines Prozesses Laufzeit L = t E – t S Restlaufzeit L(t 0 ) Restantwortzeit a(t 0 ) Spielraum S = t Z - t E tAtA tStS t0t0 tEtE tZtZ frühester tatsächlicher Startzeitpunkt tatsächlicher Endzeitpunkt spätester Endzeitpunkt (Deadline) Zeit

15 Earliest Deadline First 1 P3 P2 P1 a1a1 a2a2 a3a3 s1s1 s2s2 s3s3 14t Antwortzeit a i Spielraum s i Deadline

16 Earliest Deadline First 2 14t a1a1 a2a2 a3a3 14t 2356 aiai Prozessor- belegung P3P2P1

17 Least Laxity 14t a1a1 a2a2 a3a3 14t 2356 sisi Prozessor- belegung P3P2P1P2P1

18 Beispiel 1 P3 P2 P1 Laufzeit spätester Endzeitpunkt Zeit Einzuplanende Prozesse

19 Beispiel 1 P3 P2P1 Zeit Prozessor 1 Prozessor 2 Verletzung der Antwortzeit Prozessorvergabe nach Antwortzeit P3 P2 P1 Zeit Prozessor 1 Prozessor 2 Prozessorvergabe nach Spielraum

20 Beispiel 2 P7 P6 Laufzeit spätester Endzeitpunkt Zeit Einzuplanende Prozesse P1 P2 P3 P4 P5 frühester Startzeitpunkt

21 Beispiel 2 P2 P1 Zeit Prozessor 1 Prozessor 2 Verletzung der Antwortzeit Prozessorvergabe nach Spielraum P3 P2 Zeit Prozessor 1 Prozessor 2 Zeitgerechte Prozessorvergabe (nicht algorithmisch ermittelt) P3P4 P5 P3 P6 P7 P1 P2P4 P5 P6 P7

22 Interrupts versus Sampling Wasser Sensor Wand

23 Synchronisationsbedarf Zahlungsart Betrag Zahlungsart = Scheck? Ein_Schecks = Ein_Schecks + Betrag Ein_Gesamt = Ein_Gesamt + Betrag Stop nein ja Input

24 Synchronisationsbedarf Ein_Gesamt Ein_Gesamt > 0 nein ja Stop Output

25 Petri-Netze ohne Marken Stellen (places) Transition Eingansstellen mit gerichteter Kante zu einer Transition Ausgangsstellen, eine gerichteter Kante führt von einer Transition weg

26 Isolierte Teilnetze

27 Materialverwaltung Bestellung BestellannahmeLieferauftragAuslieferung Kanal Lieferfertige Waren ProduktionsauftragProduktionLager Instanz

28 Materialverwaltung Lieferauftrag Lieferschein- erstellung LieferscheinVersenden Lieferfertige Waren LagerVerpackenverpackte Produkte

29 Schalten einer Transition = Marken a) vorherb) nachher

30 Kapazität und Gewichtung Kapazität = 5 Gewichtung = 4

31 Schalten mit gewichteten Kanten a) vorherb) nachher

32 nichtschaltende Transitionen Markenmangel 2 Markenüberfluss 1

33 lebendig und todesgefährdet lebendigtodesgefährdet

34 Synchronisation t1t1 t2t2 t3t3 t4t4

35 t1t1 t2t2 t3t3 t4t4

36 Einseitige Synchronisation t1t1 t2t2 t3t3

37 Gegenseitiger Ausschluss t2t2 t3t3 t6t6 t5t5 t1t1 t4t4 crit end crit kritischer Abschnitt Semaphor/ Schlüssel zu crit

38 Buchungssystem LesenBuchenDrucken PufferspeicherDatenfluss

39 Lesen Ablegen n Marken leer voll Eingabepuffer mit n freie Plätze Abnehmen Buchen Ablegen m Marken leer voll Ausgabepuffer mit m freie Plätze Abnehmen Drucken

40 Eintritt Austritt S k.A. unkritischer Abschnitt unkritischer Abschnitt LeserSchreiber 3 Leser 3 Schreiber Schlüssel, Semaphor 3 3

41 Speisende Philosophen P4P4 P3P3 P2P2 P1P1 P0P0 S0S0 S4S4 S3S3 S1S1 S2S2

42 P0P0 P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 S0S0 S1S1 S2S2 S3S3 S4S4 DenkenSpeisen

43 Speisende Philosophen Philosophen freie Stäbchen 2 2

44 unterscheidbare Marken x = 2y a) vorherb) nachher y z x z = 2x + y x = 2y y z x z = 2x + y Schaltbedingung (firing condition) Schaltwirkung (firing result)

45 Speisende Philosophen st1 = i st2 = (i+1) mod Philosophen freie Stäbchen i st1, st2 st1 = i st2 = (i+1) mod 5 i st1, st2

46 band1 ausleihenband2 ausleihen beide Bände zurückgeben band2 ausleihen band1 ausleihen process Student 1 band1 Bücher ausleihen band2 process Student 2

47 zyklischer BM Graph band1band2 Student 2 Student 1 hat band1 und will ihn behalten will band2 BM

48 Bedarfsangabe band1 P2 fordert band2 an Prozess P2 P1 fordert band1 an band2 gleichzeitiger Ablauf Prozess P1 P2 läuft P1 bereit P1 läuft, P2 bereit bei Knick Prozesswechsel hier beginnt kritischer Bereich, da darf man nicht rein, sonst tot

49 Implementation besetzt = true ja nein P1 P1 im k.A. besetzt = true ja nein P2 P2 im k.A. disable Interrupt enable Interrupt

50 Ansatz 1 krit2 = true krit1 = true ja nein P1 P1 im k.A. krit1 = true krit2 = true ja nein P2 P2 im k.A. krit1 krit2 P1 P2 k.A.

51 Ansatz 2 krit2 = true krit1 = true ja nein P1 P1 im k.A. krit1 = true krit2 = true ja nein P2 P2 im k.A.

52 Ansatz 3 krit2 = true krit1 = true ja nein P1 P1 im k.A. krit1 = true krit2 = true ja nein P2 P2 im k.A. krit1 = false warten krit1 = true krit2 = false warten krit2 = true

53 Ansatz 4 favorit = 2 ja nein P1 P1 im k.A. favorit = 1 ja nein P2 P2 im k.A. favorit P1 P2 k.A. wartet bis favorit = 1 ändert nach Rückkehr favorit auf 1

54 Ansatz 5 favorit k.A. krit1 krit2 krit2 = true krit1 = true ja nein P1 P1 im k.A. krit1 = false krit1 = true favorit = 1 favorit 1 nein favorit = 2 krit1 = false ja nein 1 2

55 Flugzeug mit 3 Toiletten laufendbereit blockiert an Semaphor S 1 blockiert an Semaphor S n

56 Leser lz_schutz P l_zähler = l_zähler + 1 l_zähler = 1? ls_ausschluss P lz_schutz V ja nein Leser im k.A. Leser

57 lz_schutz P l_zähler = l_zähler - 1 l_zähler = 0? ls_ausschluss V lz_schutz V ja nein

58 Schreiber ls_ausschluss V ls_ausschluss P Leser im k.A. Schreiber

59 zweites Leser-Schreiber Problem l_halt P erster Teil des bisherigen Algorithmus l_halt V k.A. restlicher Teil des bisherigen Algorithmus 1. Schreiber l_halt P ls_ausschluss P k.A. ls_ausschluss V letzter Schreiber l_halt V nötig: Schreibzähler und Semaphor, der Schreibzähler schützt LeserSchreiber (grob)

60 Schreiber sz_schutz P s_zähler = s_zähler + 1 l_zähler = 1? l_halt P sz_schutz V ja nein k.A. ls_ausschluss P

61 Leser mit l_vorhalt l_vorhalt P l_vorhalt V k.A. Leser l_halt V bisheriger Algorithmus l_halt P

62 Warteschalengenhüllen l_vorhalt l_halt ls_ausschluss k.A. Schutzhüllen/ Warteschlangen

63 Verschiedene Tasks Bus management task Meteorological data gathering task Communication task Information Bus Task ATask CTask B frequent, high priority infrequent, low priority very infrequent, medium priority

64 Soll-Verlauf t C B A priority

65 Ist-Verlauf t CA ohne B t CA mit B BC priority inversion an der Stelle meldete Watchdogtimer immer: A nicht beendet

66 Priority Inheritance t C A C mit Priorität von A


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