Betriebssysteme für Embedded Computing (Wintersemester 2007/2008)

Lecturer: Prof. Dr. Andreas Polze (Betriebssysteme und Middleware)
Course Website: https://www.dcl.hpi.uni-potsdam.de//teaching/EmbeddedOS/

General Information

Weekly Hours: 4
Credits: 6
Graded: yes
Enrolment Deadline: 15.11.2007
Teaching Form:
Enrolment Type: Compulsory Elective Module

Programs

IT-Systems Engineering MA

Description

Die Verbreitung eingebetteter Systeme stieg in den letzten Jahren rasant. Bei der Softwareentwicklung für eingebettete Systeme treten Aspekte in den Vordergrund, die bei Desktopsystemen nur eine untergeordnete Rolle spielen. Diese Aspekte umfassen vorhersagbares zeitliches Verhalten (Echtzeit), die Verwaltung von knappen Ressourcen (Speicher, Netzwerk), verlässliche Kommunikationsprotokolle, Energieverwaltung, Entwurf von Nutzerschnittstellen (headless operation), Systemkonfiguration sowie Programmiersprachen und Modelle. In der Veranstaltung werden Entwurfsentscheidungen moderner eingebetteter Betriebssysteme an Hand von Bespielszenarien erläutern und ein Einblick in aktuelle Standardisierungsprozesse gegeben.

In der Vorlesung werden Algorithmen zur Verwaltung von Ressourcen wie Speicher, CPU, Netzwerk u.a. vorgestellt, an die durch viele Einschränkungen von eingebetteten Systemen besondere Anforderungen gestellt werden. Aber auch aufkommende Konzepte wie die Konfigurierbarkeit von Betriebssystemen und anwendungsspezifische Betriebssysteme werden vorgestellt.

Des Weiteren soll die Forschung am Lehrstuhl "Betriebssysteme und Middleware" im Projekt "Distributed Control Lab" als Fallstudie für den Einsatz von eingebetteten Betriebssystemen vergestellt werden. Die Steuerung des Experiments "Hau den Lukas" wird anhand verschiedener Lösungsstrategien und Verwendung unterschiedlicher Betriebssysteme erläutert und in Übungen und Praktika vertieft.

Ein Schwerpunkt der Praktika bildet in diesem Semester die Implementierung von Betriebssystemen für eingebettete Systeme. Die Praktikumsaufgaben werden im Rahmen der Vorlesung erläutert.

Inhalt:

1. Embedded Systems Overview
    1.1 Developing Embedded Software 2h
    1.2 Introduction and Performance Metrics 2h
2. Real-Time Scheduling 2h
3. Memory and Interrupts
    3.1 Memory Management 2h
    3.2 Interrupt Handling/Exceptions 2h
4. Communication
    4.1 Real-Time Communication 2h
    4.2 Field Bus Protocols 2h
    4.3 Group Communication & Clock Synchronization 2h
5. Programming Languages
    5.1 Ada 2h
    5.2 RT Java 4h
    5.3 RT .NET 2h
6. Real-Time Operating Systems (RTOS)
    6.1 RT Linux 2h
    6.2 Windows CE 4h
    6.3 eCOS 2h
    6.4 SPS 2h
7. System Dependability 2h
8. Standards for RTOS 2h
9. Experimental Systems
    9.1 The Distributed Control Lab 2h

Literature

(1)    Real-Time Systems - Hermann Kopetz, Kluwer Academic Publishers
(2)    Real-Time Systems - Jane W.S. Liu
(3)    Embedded Software Development with eCos - Anthony J. Massa
(4)    Programming Microsoft Windows CE .NET, Third Edition - Douglas Boling
(5)    Real-Time Systems C.M. Krishna and G. Shin
(6)    Computers as Components - Principles of Embedded Computing System Design - Wayne Wolf, Morgan Kaufmann Publishers 2001, ISBN 1-55860-693-9
(7)    An Embedded Software Primer - David E. Simon, Addison-Wesley 1999, ISBN 0-201-61569-X
(8)    Programming Embedded Systems in C and C++ - Michael Barr, O'Reily 1999, ISBN 1-56592-354-5
(9)    Real-Time Concepts for Embedded Systems - Qing Li, CMPBooks 2003, ISBN 1-57820-124-1
(10) Operating Systems Design and Implementation (The Minix Book) - Andrew S. Tannenbaum, Albert S. Woodhull, Prentice Hall, ISBN 0-13-142938-8

Learning

Vorlesung und Praktikum

Examination

Die Endnote wird in einer abschließenden mündlichen Prüfung ermittelt. Voraussetzung für die Zulassung zur Prüfung ist die regelmäßige Lösung der Aufgaben im Praktikum und der Übung. Zusätzlich soll das am Institut stattfindende Forschungskolloquim mindestens 3 mal im Laufe des Semesters besucht werden.

Dates

Mittwoch 9:15 Uhr - 10:45 Uhr, Raum A-1.1
Donnerstag 13:30 Uhr - 15:00 Uhr, Raum A-1.1

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