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Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Lehrstuhl für Eingebettete Systeme brinks@es.cs.uni-frankfurt.de Robert-Mayer-Straße 11-15 Sekretariat: Linda Stapleton, Raum 211a stapleton@es.cs.uni-frankfurt.de. Forschungsgebiete. Hard- und Software für eingebettete Systeme Im Speziellen:.
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Prof. Dr. Uwe BrinkschulteLehrstuhl für Eingebettete Systemebrinks@es.cs.uni-frankfurt.deRobert-Mayer-Straße 11-15Sekretariat: Linda Stapleton, Raum 211astapleton@es.cs.uni-frankfurt.de
Forschungsgebiete Hard- und Software für eingebettete Systeme Im Speziellen: • Mikrocontroller & Mikroprozessoren • Eingebettete Echtzeitsysteme • Verteilte eingebettete Systeme • Echtzeit-Middleware • Organic Computing • Selbst-Organisation und Echtzeit
Projekte Komodo CAR-SoC CARISMA DODOrg MixedCoreSoC OSA+ REMIS
Lehre Vorlesungen Hardware-Architektur & Rechnersysteme Computer Architecture Eingebettete Systeme Eingebettete Systeme 2 Aktuelle Themen bei Eingebetteten Systemen Praktika Grundlagen Hardwaresysteme Mikrocontroller & Eingebettete Systeme – Bachelor / Master Seminare Robuste Systemarchitekturen – Organic Computing
Vorlesung Eingebettete Systeme Inhalte: • Hardware-Plattformen für eingebettete Systeme • Busse zum Umfeld • Echtzeitaspekte der Software • Entwurf verteilter eingebettete Systeme • Organic Computing
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
Vorlesung Eingebettete Systeme WS 2012 Prof. Dr. U. Brinkschulte
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.)
Literatur [1] Brinkschulte, Ungerer Mikrocontroller und Mikroprozessoren 3. Auflage, Springer Verlag, Heidelberg, 2010 [2] Wörn, Brinkschulte Echtzeitsysteme Springerverlag, Heidelberg, 2005
Detaillierte Inhalte Literatur 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 2.1.1 Abgrenzung zu Mikroprozessoren 2.1.2 Anwendungsfelder 2.1.3 Leistungsklassen und Familien 2.1.4 Auswahlkriterien für den Einsatz von Mikrocontrollern 2.1.5 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 [1] Kap. 3
Detaillierte Inhalte 2.5 Mikrocontroller-Komponenten 2.5.1 Prozessorkerne 2.5.2 Ein-/Ausgabeeinheiten 2.5.3 Zeitgeberbasierte Einheiten 2.5.4 Speicher 2.5.5 Unterbrechungssteuerung 2.5.6 DMA 2.5.7 Erweiterungsbus 2.6 Mikrocontroller-Beispiele 2.6.1 ATmega128A - ein kompakter Mikrocontroller 2.6.2 PXA 270 – ein Hochleistungs-Mikrocontroller 2.6.3 MCore - optimiert für niedrigen Energieverbrauch 2.6.4 Komodo - ein Forschungs-Mikrocontroller 2.7 Signalprozessoren 2.7.1 Einiges zur Theorie der digitalen Signalverarbeitung 2.7.2 Abgrenzung zu Mikrocontrollern undMikroprozessoren 2.8 Signalprozessor-Beispiele 2.8.1 Ein einfacher Signalprozessor 2.8.2 Ein Hochleistungs-Signalprozessor 2.9 Analoge Schnittstellen [1] Kap. 4 [1] Kap. 5 [2] Kap. 3.3
Detaillierte Inhalte 3. Busse zum Umfeld 3.1 Peripheriebusse 3.1.1USB 3.2 Feldbusse 3.2.1 Überblick und Anwendungen 3.2.2 Der ProfiBus 3.2.3 Der CanBus 3.2.4 Der INTERBUS 3.2.5 ASI 3.2.6 EIB 4. Echtzeitaspekte der Software 4.1 Grundlagen von Echtzeitsystemen 4.2 Echtzeitprogrammierung 4.2.1 Synchrone Programmierung 4.2.2 Asynchrone Programmierung 4.3 Aufbau von Echtzeitbetriebssystemen [2] Kap. 4.4 [2] Kap. 5 [2] Kap. 6
Detaillierte Inhalte 4.4 Echtzeitscheduling 4.4.1 FIFO-Scheduling 4.4.2 Fixed-Priority-Scheduling 4.4.3 EDF-Scheduling 4.4.4 LLF-Scheduling 4.4.5 Time-Slice-Scheduling 4.4.6 Guaranteed Percentage Scheduling 4.5 Synchronisation und Kommunikation 4.5.1 Synchronisation gemeinsamer Betriebsmittel 4.5.2 Task-Kommunikation 4.6 Speicher- und IO-Verwaltung 4.6.1 Speicherverwaltung 4.6.2 IO-Verwaltung 4.7 Klassifizierung und Beispiele von Echtzeitbetriebssystemen 4.7.1 QNX 4.7.2 Posix 4.7.3 RTLinux [2] Kap. 6
Detaillierte Inhalte 5. Entwurf verteilter eingebetteter Systeme 5.1 Anforderungen und Architekturen 5.2 Entwurfsmuster “Dienstorientierte Architektur” 5.3 Middleware als Systemplattform 5.3.1 Aufgaben der Systemplattform 5.3.2 Middleware 5.4 OSA+ 5.5 CORBA und RT-CORBA 5.6 Verteilte Mess- und Stelldienste 5.6.1 Grundlagen 5.6.2 Ein verteilter Mess- und Stelldienst [2] Kap. 7
Detaillierte Inhalte 6. Organic Computing 6.1 Grundlagen des Organic Computing 6.2 Organic Computing und Systems on Chip 6.2.1 Autonomic Systems on Chip (ASoC) 6.2.2 Connective Autonomic Real-time Systems on Chip (CARSoC) 6.3 Organic Computing und Middleware 6.3.1 OSA+ als „organische Middleware“, neue Konzepte, Organic Manager 6.3.2 DodOrg - Digital On Demand Computing Organism 6.4 Ein künstliche Hormonsystem zur Taskzuordnung in verteilten eingebetteten Systemen 6.4.1 Natürliches Hormonsystem 6.4.2 Künstliches Hormonsystem 6.4.3 Künstlichen Hormone 6.4.4 Dynamik des Hormonsystems 6.4.5 Datenaufkommen der Hormonausschüttung 6.4.6 Güte der Taskzuordnung [1] Kap. 3.6.4 [1] Kap. 3.6.4
Organisatorisches Folien und Übungsblätter verfügbar unter http://www.es.cs.uni-frankfurt.de Vorlesung: Dienstag 13:15 – 15:45, SR 11, RM 11-15 Uwe Brinkschulte Übung: Donnerstag 13:00 – 14:00, SR 307, RM 11-15 Ankündigung in der Vorlesung Übungsleiter: Daniel Lohn (lohn@es.cs.uni-frankfurt.de)
