Prinzipen und Komponenten Eingebetteter Systeme (PKES) Sebastian Zug Arbeitsgruppe Eingebettete Systeme und Betriebssysteme

Transkript

1 1 Vorlesung Prinzipen und Komponenten Eingebetteter Systeme (PKES) (2) Was ist ein eingebettetes Gerät? Sebastian Zug Arbeitsgruppe Eingebettete Systeme und Betriebssysteme

2 2 Veranstaltungslandkarte Fehlertoleranz, Softwareentwicklung Mikrocontroller Architekturen Sensoren Scheduling Arithmetik Anwendungen Aktoren Kommunikation Energieversorgung

3 3 Referenzen Mikrocontroller und Microprozessoren Uwe Brinkschulte, Theo Ungerer: Springer Lehrbuch, 2002 Eingebettete Systeme Peter Marwedel Springer Lehrbuch, 2008

4 4 Entwicklungstendenzen Internet of Things/Ubiquitous computing [Mark Weiser] beschreibt die Vernetzung von eingebetteten Systemen, deren Informationen jederzeit und überall zur Verfügung stehen

5 5 Entwicklungstendenzen Pervasive omputing bezeichnet die allesdurchdringende Vernetzung des Alltags durch den Einsatz intelligenter, eingebetteter Gegenstände. Ambient intelligence findet man einen Schwerpunkt auf den Wohnbereich der Zukunft sowie im Bereich der intelligenten Gebäudetechnik. Eingebettete Knoten sammeln die notwendigen Informationen Quelle:

6 6 Zeitliche Entwicklung

7 7 Eingebettete Systeme - Begriffliche Einordnung sind informationsverarbeitende Systeme, die in ein größeres Produkt integriert sind, und die normalerweise nicht direkt vom Benutzer wahrgenommen werden. [Marwedel] bezeichnet einen elektronischen Rechner oder auch Computer, der in einen technischen Kontext eingebunden (eingebettet) ist. Dabei übernimmt der Rechner entweder Überwachungs-, Steuerungs- oder Regelfunktionen oder ist für eine Form der Daten- bzw. Signalverarbeitung zuständig [Wikipedia] Quelle:

8 8 1. Merkmal Interaktion mit der Umgebung S S Eingebettetes Gerät Computer User S A A Eingebettetes Gerät Computer User A

9 9 Beispiel Kinect Reduktion der Welt auf die Anwendungsrelevanten Parameter -> Abstraktion der Umgebung

10 10 Sensor/Aktor System S S User Real-time system A A Aktuation ändert die Umgebung: Die Umgebung ist ein Kommunikationskanal!

11 11 2. Merkmal Verlässlichkeit Eingebettete Systeme tragen wegen der unmittelbaren Interaktion mit der Umgebung ein Sicherheitsrisiko in sich! Quelle:

12 12 Aspekte der Verlässigkeit Zuverlässigkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein System nicht ausfällt. Wartbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein ausgefallenes System innerhalb einer bestimmten Zeitspanne wieder repariert werden kann. Verfügbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein System korrekt arbeitet. Sowohl Zuverlässigkeit als auch Wartbarkeit müssen hoch sein, um eine hohe Verfügbarkeit zu erreichen. Sicherheit beschreibt die Eigenschaft, dass ein ausfallendes System keinen Schaden verursacht. Integrität definiert die Eigenschaft, dass vertrauliche Daten geheim bleiben und dass die Authentizität der Kommunikation gewährleistet ist. Quelle:

13 13 3. Merkmal Effizienz Energie

14 14 3. Merkmal Effizienz Programmspeicher, RAM Speichergröße als erheblichen Kostenfaktor in der Regel keine Festplatten zur Daten und Programmspeicherung

15 15 4. Merkmal Zeitkritikalität Eingebettete Systeme Reaktive Systeme Tastendruck CD-Player Echtzeitsysteme Regelschleifen Notaus

16 16 5. Merkmal Spezifischer Zuschnitt Anwendungsorientierter Zuschnitt und Auslegung der Hardware und Software vor dem Hintergrund der Kostenoptimierung. -> Grundhafte Neuentwicklung für eine konkrete Anwendung -> Paralle Entwicklung von Software und Hardware Quelle: National Instruments, CompactDAQ, Pressemitteilung

17 17 Zusammenfassung Ein eingebettetes System: erfüllt eine spezielle Aufgabe mit problemangepasste Hardware und Software einer spezifischen Benutzerschnittstelle ist häufig konkreten Zeitanforderungen unterworfen garantiert ein angepassten Grad an Verlässlichkeit und setzt die Aufgabenstellung effektiv und kostengünstig um. Informatik Linguistik Elektrotechnik Eingebettete Systeme Maschinenbau Medizintechnik Mathematik Physik Biologie

18 18 Warum ist es wichtig sich im Studium damit auseinander zu setzen?

19 19 Warum ist es wichtig sich im Studium damit auseinander zu setzen? electrical parts 61 ECUs different communication busses (MOST, CAN) 2500 signals in 250 CAN messges

20 20 Anteil der Softwareentwicklung im Automotiven Bereich Quelle: BMW AG

21 21 Nationale Forschungsschwerpunkte

22 22 Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Fehlertolerante Anwendungen in heterogenen verteilten Sensor- Aktor-Systemen

23 23 Bis zur nächsten Woche