Hasso-Plattner-InstitutSDG am HPI
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Eingebettete Betriebssysteme (Wintersemester 2022/2023)

Lecturer: Prof. Dr. Andreas Polze (Betriebssysteme und Middleware) , Daniel Richter (Betriebssysteme und Middleware) , Lukas Pirl (Betriebssysteme und Middleware) , Robert Schmid (Betriebssysteme und Middleware)
Course Website: https://osm.hpi.de/eos/2022/

General Information

  • Weekly Hours: 4
  • Credits: 6
  • Graded: yes
  • Enrolment Deadline: 01.10.2022 - 31.10.2022
  • Teaching Form: Lecture / Seminar
  • Enrolment Type: Compulsory Elective Module
  • Course Language: German

Programs, Module Groups & Modules

IT-Systems Engineering MA
  • IT-Systems Engineering
    • HPI-ITSE-K Konstruktion
  • IT-Systems Engineering
    • HPI-ITSE-M Maintenance
  • ISAE: Internet, Security & Algorithm Engineering
    • HPI-ISAE-K Konzepte und Methoden
  • ISAE: Internet, Security & Algorithm Engineering
    • HPI-ISAE-T Techniken und Werkzeuge
  • OSIS: Operating Systems & Information Systems Technology
    • HPI-OSIS-K Konzepte und Methoden
  • OSIS: Operating Systems & Information Systems Technology
    • HPI-OSIS-T Techniken und Werkzeuge
  • SAMT: Software Architecture & Modeling Technology
    • HPI-SAMT-K Konzepte und Methoden
  • SAMT: Software Architecture & Modeling Technology
    • HPI-SAMT-T Techniken und Werkzeuge
Data Engineering MA
Digital Health MA

Description

TL;DR: Im Kontext dieser Lehrveranstaltung sind besonders die folgenden Aspekte interessant: Enge Beziehung zwischen Software und Hardware, Umgang mit beschränkten Ressourcen (CPU, Speicher, Energie), vorhersagbares Zeitverhalten, Verlässlichkeit und natürlich lehrreiche Geschichten aus industriellen Projekten. Neben dem obligatorischen Vorlesungsteil gibt es einen praktischen Teil, der durch die Teilnehmenden mitbestimmt wird. Die Endnote wird in einer abschließenden mündlichen Prüfung ermittelt. Mehr Infos gibt es unter https://osm.hpi.de/eos/2022/

Da Anwendungen für eingebettete Systeme - einer Kombination aus Hardware, Software & Firmware mit fester Funktionalität bzw. spezialisierten Aufgaben - in sämtlichen Bereichen eingesetzt werden und ein wichtiger Bestandteil des Alltags geworden sind, spielen eingebettete Geräte und Software eine wichtige Rolle für das Funktionieren von Autos, Haushaltsgeräten, medizinischen Geräten und anderen täglich genutzten Dingen.

Im Gegensatz zu einem General-Purpose-Betriebssystem ist ein Betriebssystem für eingebettete Systeme in seiner Funktionalität sehr eingeschränkt - es ist in der Regel auf die fehlerfreie Ausführung einer einzigen Anwendung ausgelegt. Diese einzige Anwendung ist jedoch entscheidend für den zuverlässigen Einsatz des Geräts. Daher muss ein eingebettetes Betriebssystem auch mit eingeschränktem Ressourcen wie Speicher, CPU oder Energie reibungslos funktionieren. Bei der Softwareentwicklung für eingebettete Systeme treten daher viele Aspekte in den Vordergrund, die bei Desktopsystemen nur eine untergeordnete Rolle spielen:

  • vorhersagbares zeitliches Verhalten & Echtzeit
  • Verwaltung begrenzter Ressourcen wie CPU und Speicher
  • Probleme von Echtzeit-Scheduling (Abhängigkeiten, Priority Inversion, Worst Case Execution Time)
  • Anforderungen an die Speicherverwaltung in einer Echtzeitumgebung
  • Echtzeit-Kommunikation

In der Veranstaltung werden Entwurfsentscheidungen eingebetteter Betriebssysteme anhand von Beispielszenarien erläutert 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.

Die Schwerpunkte der Praktika liegen bei Betriebssystemen für eingebettete Systeme, verteilten Echtzeitsystemen, Echtzeitsteuerung, Firmware-Programmierung und systemnaher App-Programmierung. Die Praktikumsaufgaben werden im Rahmen der Vorlesung erläutert, diskutiert und können durch die Interessen der Teilnehmenden mitgestaltet werden.

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.

Dates

https://osm.hpi.de/eos/2022/

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