Seminar Programmierung Eingebetteter Systeme

Transkript

1 Seminar Programmierung Eingebetteter Systeme Prof. Sabine Glesner Robert Reicherdt Dirk Tetzlaff Daniel Stöhr Paula Herber Marcel Pockrandt Wintersemester 2011/12

2 Organisation der Veranstaltung Blocktermine: 24. Januar + bei Bedarf 23. Januar Sprechstunden bei den jeweiligen Betreuern nach Vereinbarung, drei Termine vorgesehen: 1. Vorbesprechung (in der kommenden Woche) 2. Abgabe von Konzept und Gliederung 3. Vorbesprechung des Vortrags (spätestens eine Woche vor dem Blockseminar) Termine per mit dem Betreuer vereinbaren Seminar PES SS2011 2

3 Scheinkriterien Vortrag: 45 min + 15 min Diskussion schriftliche Ausarbeitung: 6 bis 10 Seiten Anwesenheitspflicht bei allen Terminen Seminar PES SS2011 3

4 Hinweise Abgabe der Folien: spätestens eine Woche vor dem Vortrag (in der Sprechstunde des Betreuers) Abgabe der schriftlichen Ausarbeitung: 31.Januar Vorträge werden mit dem Laptop der Arbeitsgruppe gezeigt! Seminar PES SS2011 4

5 And the winner is am Ende des Seminars wählt jeder Seminarteilnehmer seinen Favoriten der beste Vortrag wird prämiert Seminar PES SS2011 5

6 Seminar - Themenübersicht 1. Slicing von endlichen Zustandsautomaten Robert 2. Statische Analyse mittels Maschinellem Lernen Dirk 3. Serviceorientierte Integration medizinischer Geräte & Extended Goal Language Daniel 4. Qualitätssicherung für eingebettete Systeme Paula und Marcel Seminar PES SS2011 6

7 Slicing von endlichen Zustandsautomaten Robert Reicherdt Seminar PES SS2011 7

8 Program Slicing entfernen irrelevanter Anweisungen aus einem Program bezüglich eines Programmpunkts & Variablen Abhängigkeitsanalyse Datenabhängigkeiten Kontrollabhängigkeiten Dependence Graphen 1 read(n); 2 i = 1: 3 sum = 0; 4 mul = 1; 5 while( i n) 6 sum = sum + i; 7 mul = mul * i; 8 i = i + 1; 9 write(sum); 10 write(mul); Seminar PES SS2011 8

9 Slicing von endlichen Zustandsautomaten Zustandsautomaten verbreitet bei der Modellierung von eingebetteten Systemen Slicing für Modelle relativ neu Nichtterminierung, Hierarchie, Nebenläufigkeit, Events Slicingverfahren für z.b. UML Statecharts Slicing Hierachical Automata for Model Checking UML Statecharts A Slicer for UML State Machines Extended Finite State Machines Model Projection: Simplifying Models in Response to Restricting the Environment Seminar PES SS2011 9

10 Statische Analyse mittels Maschinellem Lernen Dirk Tetzlaff Seminar PES SS

11 Statische Analyse mittels Maschinellem Lernen (ML) Extraktion Code Features Funktion: Features Verhalten Programme ML Execute Profiling Training Phase Compilierungs Phase Extraktion Programm Verhalten Code Features Verhaltens- Vorhersage Seminar PES SS

12 ML-basierte Optimierung Verhaltensvorhersage von Programmen statische Analysen über-approximieren Profiling teuer und stark datenabhängig Benutzer-Annotation schwer bis unmöglich ML genauer, schnell und automatisch ML-basierte Analysen verwendet z.b. zur Vorhersage von Performanz, Ressourcen-Verbrauch Seminar PES SS

13 Serviceorientierte Integration medizinischer Geräte Daniel Stoehr Seminar PES SS

14 Serviceorientierte Architekturen Plattformunabhängigkeit Service-Komposition Lose Kopplung von Services Seminar PES SS

15 Typische Krankenhaus-IT- Infrastruktur Vielzahl spezialisierter Insellösungen Lokale Datenhaltung Trend hin zu SOAs Seminar PES SS

16 Integration medizinischer Geräte Geräte-Services unterscheiden sich von Software- Services Welche Designprobleme ergeben sich bei der Integration in SOAs? Seminar PES SS

17 Extended Goal Language Daniel Stoehr Seminar PES SS

18 Szenario Roboter transportiert Kisten von store nach dep, soll lab vermeiden Tür zwischen dep und SW ist offen oder geschlossen Weg von store nach rechts führt nichtdeterministisch nach NE oder store Problem: Plan finden, der Roboter von store nach dep transportiert Seminar PES SS

19 KI-Planungstheorie Umwelt wird als Planungsdomäne in Automatenform beschrieben Beschreibung der Planziele in CTL Problem: lab als Fehler ungültig Beschreibung der Planziele in EaGLe DoReach dep And (TryMaint lab Fail DoReach dep) Seminar PES SS

20 Qualitätssicherung für eingebettete Systeme Paula Herber Marcel Pockrandt Seminar PES SS

21 Eingebettete Systeme = Steuerung einer (analogen) technischen Umgebung mit digitalen Komponenten Interaktion mit der Hardware oft verteilt und ressourcenbeschränkt, Echtzeitverhalten mϋssen effizient und sicher sein Beim Entwurf eingebetteter Systeme: Flexibilisierung und Optimierung In der Qualitätssicherung: statische Prüfung: Analyse und formale Verifikation dynamische Prüfung: Test und Simulation Seminar PES SS

22 Qualitätssicherung von ES 1. Entspricht die Spezifikation den Anforderungen? liegt das Ergebnis einer Berechnung immer im vorgegebenen Wertebereich? folgt auf Signal a immer irgendwann Signal b? gibt es einen Überlauf? erreicht Signal a Controller C innerhalb von 5 ms? 2. Entspricht die Implementierung der Spezifikation? Ableitung von Testfällen aus der Spezifikation Vergleich des Ausgabeverhaltens ist das System korrekt spezifiziert? ist das System korrekt implementiert? Seminar PES SS

23 Model Checking endliches Zustandsmodell Gegenbeispiel G c G (a X b) Temporallogische Eigenschaften Model Checker (Automatisch) Eigenschaft erfüllt Seminar PES SS

24 Simulation und Testen System unter Test Eingabe- Auswahl spec Ausgabe- Bewertung Seminar PES SS

25 Beispielthemen Model Checking Counter-Example Guided Abstraction Refinement Probabilistic Model Checking Hybrid Model Checking Real-Time Testing Cope with Complexity of Test Models Test Generation Using Abstract Interpretation Conformance Testing for Timed Systems Seminar PES SS

26 Seminar - Themenübersicht 1. Slicing von endlichen Zustandsautomaten Robert 2. Statische Analyse mittels Maschinellem Lernen Dirk 3. Serviceorientierte Integration medizinischer Geräte & Extended Goal Language Daniel 4. Qualitätssicherung für eingebettete Systeme Paula und Marcel Seminar PES SS