Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Technische Fakultät Institut für Informatik und Praktische Mathematik Ansprechpartner: Prof. Dr. Reinhard v. Hanxleden Lehrstuhl für Echtzeitsysteme und Eingebettete Systeme Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Olshausenstr. 40, Kiel Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Was sind Echtzeitsysteme? Makroskopische Echtzeitaspekte ● Dauer der Motoransteuerung beeinflusst die Positionierung ● Reaktionszeit des Roboters muss begrenzt sein, z.B. wenn ein Hindernis getroffen wird ● Sampling-Rate der Sensoren muss genügend hoch sein, z.B. um die Dicke einer überfahrenen Linie zu messen Mikroskopische Echtzeitaspekte ● Motoren werden mit Pulsweitenmodulation angesteuert ● Lautsprecher muss verschiedene Frequenzen generieren können ● Computer, welche in eine bestimmte Anwendungsumgebung eingebettet sind ● Typischerweise Echtzeitsysteme ● Oft sicherheitskritisch ● Oft verteilt ● Bestehen oft aus nebenläufigen (parallel arbeitenden) Komponenten Receiver Audio processor Cable Microphone... und eingebettete Systeme? Echtzeitsysteme und Eingebettete Systeme ● Computer, welche die Rechtzeitigkeit eines Services garantieren können ● Die Korrektheit des Systems hängt sowohl vom Inhalt als auch vom Zeitpunkt der Systemausgaben ab ● Das System muss sich der Dynamik eines physikalischen Prozesses anpassen ● Echtzeitsysteme ≠ Schnelle Systeme! Die “klassische” Informatik bezieht sich primär auf Allzweck-Computer ● Die ersten Computer waren typischerweise nicht- eingebettet, nicht-echtzeitfähig ● Eingebettete Systeme waren lange zu eingeschränkt für fortgeschrittene Informatikkonzepte ● Die eingebettete Welt ist oft schwieriger zu handhaben als die sequentielle, homogene, nicht sicherheitskritische klassische Rechnerwelt Dies ändert sich jedoch: ● Eingebettete Anwendungen sind jetzt allgegenwärtig ● Der Fortschritt in der Digitaltechnik ermöglicht inzwischen Einsatz von Abstraktion, Modularisierung, Komponentenwiederverwendung, etc. auch in eingebetteten Anwendungen ● Die Komplexität heutiger eingebetteter Anwendungen erfordert einen strukturierteren Ansatz, als die bisherige ad-hoc Entwicklungen eingebetteter Systeme Rolle der Informatik Beispiel Lego Mindstorms Roboter Zentrales Thema der Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Echtzeitsysteme und Eingebettete Systeme ist der modellbasierte Entwurf ● Hardware/Software-Codesign ● Zeitgesteuerte verteilte Systeme ● Visualisierung komplexen Systemverhaltens (Kiel Integrated Environment for Layout) ● Synchrone Sprachen (Esterel/Lustre) ● Synthese von Statecharts ● Programmanalyse und -synthese ● Robustheitsanalyse ● Reaktive Architekturen (Kiel Esterel Prozessor) Anwendungsschwerpunkt sind sicherheitskritische Anwendungen ● Luft- und Raumfahrt ● Medizintechnik ● Automobilbereich Forschungsthemen [1] M. Bischoff, G. Fendt, D. Zechmair, Different Approaches for Air Bag Triggering Units Using a Firing Bus, Society of Automotive Engineers, Report , [2] J. Neuburger, Hannoversche Cochlear-Implant Gesellschaft e.V. [3] [4] J. Lukoschus, R. v. Hanxleden, Removing Cycles in Esterel Programs, International Workshop on Synchronous Languages, Applications and Programming (SLAP'05), Edinburgh, April [5] Echtzeitsysteme – Übungen, A. Stengel, [6] Mindstorms Scanner, S. Höhrmann, © R. v. Hanxleden 2006 [6] [4] [5] [3] [1] [2]   