Verlässliche Echtzeitsysteme (WS 2021/22)
Eingebettete Systeme durchdringen praktisch alle Bereiche des täglichen Lebens. Immer häufiger übernehmen diese Echtzeitsysteme Aufgaben, welche hohe Anforderungen an die funktionale Sicherheit stellen. Beispiele hierfür sind Fahrerassistenzsysteme in modernen Automobilen, medizinische Geräte, Prozessanlagen oder Flugzeuge. Fehlfunktionen in diesen Anwendungen ziehen mitunter katastrophale Konsequenzen nach sich: finanzielle und materielle Schäden bis hin zu Personenschäden. Die Entwicklung sicherer und robuster Systeme gewinnt daher in der Forschung und Entwicklung zunehmend an Bedeutung.
News
| 02.05.2019: | Das Formular zur Gruppenanmeldung ist jetzt verfügbar. (§) |
| 14.10.2021: |
Die Anmeldung ist nun geschlossen, alle Teilnehmer wurden per Mail benachrichtigt. Unsere erste gemeinsame Besprechung findet im Plenum zum "Vorlesungstermin" am 19.10. um 12:15 Uhr im Raum 0.031-113 statt, inklusive Besprechung der Veranstaltungsorganisation und Gruppenbildung (die erste Rechnerübung am 18.10., 10:15 Uhr entfällt). (§) |
| 15.09.2021: | Anmeldung zur Veranstaltung ist ab dem 16.09.2021 über StudOn möglich (§) |
| 02.08.2021: | Migration der Website: alle Daten entstammen noch dem letzten Durchgang. Termine und Räume der Lehrveranstaltung (auch im UnivIS) sind noch rein vorläufig. (§) |
Hybride Veranstaltung im Wintersemester 2021
Änderungen am Veranstaltungskonzept
Durch den auch weiterhin Notwendigen Wegfall einiger Präsenzanteile ergeben sich eine Reihe von Änderungen im Veranstaltungskonzept, welches wir bis auf weiteres umsetzen. Grundsätzlich folgt die Organisation in weiten Teil dem Konzept des Inverted Classroom. Entsprechend erfolgt die Stoffvermittlung durch Eigenarbeit zuhause. In den hybriden Unterrichtseinheiten erfolgt letztlich die Anwendung und Reflexion des erarbeiteten Wissens.
Die wesentlichen Eckpunkte dieses Konzepts sind:
- Die Lehrinhalte der bisherigen Vorlesung und Tafelübung werden von uns durch Videos und Screencasts vorab bereitgestellt.
- Die Vorlesung wandelt sich zu einer wöchentlichen, Diskussionsrunde für den gesamten Stoff. Diese findet in Präsenz statt.
- Die Tafelübung in ihrer bisherigen Form entfällt; Diskussion und Fragen werden im Rahmen der gemeinsamen Diskussionsrunde am Vorlesungstermin aufgegriffen.
- Virtuelle Gruppenarbeit: Die Übungen werden in (virtuell kollaborierenden) Zweiergruppen bearbeitet und elektronisch abgegeben. Die verteilte Versionsverwaltung git wird im Rahmen der Übungen vermittelt und dient als Kollaborations- und Abgabewerkzeug
- Die Rechnerübung wandelt sich zu regelmäßig angebotenen virtuellen Beratungsrunden, in welchen durch Teilen des Bildschirms auch Implementierungsfragen gelöst werden können.
Hinweis: Durch die Beschränkungen einer rein virtuellen Betreuung müssen wir den Implementierungsanteil in handhabbaren Grenzen halten. Da sich die erweiterten Übungen im Wesentlichen durch einen erhöhten Implementierungsaufwand auszeichnen, können wir diese leider nicht anbieten. Entsprechend entfällt im Wintersemester 2021 die Variante mit 7,5 ECTS.
Konferenzsoftware
In der Rechnerübung kommt die Webkonferenzlösung Jitsi-Meet zum Einsatz. Bitte testen Sie auch hier frühzeitig die Funktionalität vor allem auch der "Bildschirm-Teilen"-Funktionalität (unten links) auf der Instanz des Rechenzentrums. Eine Anleitung finden Sie auch hier auf den Seiten des Rechenzentrums sowie in unserem Screencast zum Thema Rechnerübungen. Auch hier empfiehlt sich bei Problemen die Nutzung eines chromium-basierten Browsers.
Weiterhin bitten wir Sie, in den Audio- und Videokonferenzen dringend eine Hörsprechgarnitur oder zumindest Kopfhörer zu verwenden, um die eigene Verständlichkeit zu erhöhen und die Entstehung von Störsignalen (Rauschen, Rückkopplung, etc.) einzuschränken.
Inhalt der Vorlesung
Während sich die Echtzeitsysteme den zeitlichen Aspekten der Systementwicklung widmet, rücken in Verlässliche Echtzeitsysteme Methoden und Techniken für die Entwicklung zuverlässiger Systeme in den Mittelpunkt - schließlich ist Rechtzeitigkeit keine hinreichende Eigenschaft sicherheitskritischer Systemen. Beide Veranstaltungen sind unabhängig voneinander durchführbar, ergänzen sich jedoch in optimaler Weise. Ziel der Vorlesung ist die zuverlässige Entwicklung von Software (frei von internen Fehlern) ebenso wie die Entwicklung zuverlässiger Software (robust gegenüber äußeren Fehlern). Im Fokus steht hierbei weniger die Vermittlung theoretischer Grundkenntnisse, sondern vielmehr deren praktischer Einsatz in Form von:
- Fehlersuche und -vermeidung: funktional, räumlich und zeitlich,
- unter Einsatz existierender Werkzeuge und Methoden wie sich auch in der Industrie zum Einsatz kommen.
- Robuste Echtzeitsysteme durch Fehlertoleranz und Verteilung
Weitere Informationen zur Vorlesung...
Inhalt der Übung
Im Rahmen der Übungen werden ausgewählte Vorlesungsinhalte mit besonderem Fokus auf deren praktischer Anwendung vertieft. Zum Einsatz kommen hierbei sowohl aktuelle Ansätze und Methoden aus der Forschung, als auch Werkzeuge und Techniken aus dem industriellen Umfeld. Hierzu zählt insbesondere auch die Fehlersuche mittels Debugger und die Codeanalyse mit der aiT-Toolchain (WCET-Analyse, Stack-Analyse, Abstrakte Interpretation mit Astrée).
Im Verlauf des Semesters wird die Verwendung der verschiedenen Techniken und Werkzeuge in den verschiedenen Phasen der Produktentwicklung aufgezeigt, indem ein solcher Entwicklungszyklus simuliert wird.
Weitere Informationen zur Übung...Dozenten und Betreuer
| Dr.-Ing. Peter Wägemann | Simon Schuster, M.Sc. | Phillip Raffeck, M.Sc, | Florian Schmaus, M.Sc. |
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Terminübersicht (Wochenplanung)
| Mo | Di | Mi | Do | Fr | ||||||||||||||
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| 08:00 | ||||||||||||||||||
| 09:00 | ||||||||||||||||||
| 10:00 | ||||||||||||||||||
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| 11:00 | ||||||||||||||||||
| 12:00 | ||||||||||||||||||
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| 13:00 | ||||||||||||||||||
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| 15:00 | ||||||||||||||||||
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| 17:00 | ||||||||||||||||||
Terminübersicht (Semesterplan)
Ablauf von Vorlesung und Übungsaufgaben im Überblick: Die Abgabe der Aufgaben findet im Rahmen der regulären Übung statt und erfolgt durch Demonstration eurer Lösung am Rechner.
| KW | Mo | Di | Mi | Do | Fr | Themen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 42 | 18.10 | 19.10 | 20.10 | 21.10 | 22.10 | Material 1: Organisation (Vorlesung) Material 1: Einleitung Material 1: Organisation (Übung) Material 1: Einführung in den Umgang mit git (Übung) |
| Fragestunde 1 | Rechnerübung | |||||
| Material 1 | ||||||
| Ausgabe A1 | ||||||
| 43 | 25.10 | 26.10 | 27.10 | 28.10 | 29.10 | Material 2: Grundlagen Material 2: Implementieren eines Filters mit Festkommaarithmetik (Übung) |
| Rechnerübung | Fragestunde 2 | Rechnerübung | Fester Termin A1 | |||
| Material 2 | ||||||
| Ausgabe A2 | ||||||
| 44 | 01.11 | 02.11 | 03.11 | 04.11 | 05.11 | Material 3: Fehlertoleranz durch Redundanz Material 3: Triple Modular Redundancy (Übung) |
| Allerheiligen | Fragestunde 3 | Rechnerübung | ||||
| Material 3 | ||||||
| Ausgabe A3 | ||||||
| 45 | 08.11 | 09.11 | 10.11 | 11.11 | 12.11 | Material 4: Codierung |
| Rechnerübung | Fragestunde 4 | Rechnerübung | Fester Termin A2 | |||
| Material 4 | ||||||
| 46 | 15.11 | 16.11 | 17.11 | 18.11 | 19.11 | Material 5: Fehlerinjektion Material 5: EAN Codes und Fehlerinjektion (Übung) |
| Rechnerübung | Fragestunde 5 | Rechnerübung | ||||
| Material 5 | ||||||
| Ausgabe A4 | ||||||
| 47 | 22.11 | 23.11 | 24.11 | 25.11 | 26.11 | Material 6: Dynamisches Testen Material 6: Testen (Übung) |
| Rechnerübung | Fragestunde 6 | Rechnerübung | Fester Termin A3 | |||
| Material 6 | ||||||
| Ausgabe A5.1 | ||||||
| 48 | 29.11 | 30.11 | 01.12 | 02.12 | 03.12 | |
| Rechnerübung | Rechnerübung | Rechnerübung | ||||
| 49 | 06.12 | 07.12 | 08.12 | 09.12 | 10.12 | Material 7: Grundlagen der statischen Programmanalyse |
| Rechnerübung | Fragestunde 7 | Rechnerübung | Fester Termin A4 | |||
| Material 7 | ||||||
| Ausgabe A5.2 | ||||||
| 50 | 13.12 | 14.12 | 15.12 | 16.12 | 17.12 | Material 8: Verifikation nicht-funktionaler Eigenschaften, Stack- und WCET-Analyse |
| Rechnerübung | Fragestunde 8 | Rechnerübung | Fester Termin A5.1 | |||
| Material 8 | ||||||
| Ausgabe A5.3 | ||||||
| 51 | 20.12 | 21.12 | 22.12 | 23.12 | 24.12 | |
| Weihnachten/Neujahr | ||||||
| 52 | 27.12 | 28.12 | 29.12 | 30.12 | 31.12 | |
| Vorlesungsfrei | ||||||
| 01 | 03.01 | 04.01 | 05.01 | 06.01 | 07.01 | |
| Vorlesungsfrei | ||||||
| 02 | 10.01 | 11.01 | 12.01 | 13.01 | 14.01 | Material 9: Verifikation funktionaler Eigenschaften: Design-by-Contract Material 9: Stackverbrauchs Analyse (Übung) |
| Rechnerübung | Fragestunde 9 | Rechnerübung | Fester Termin A5.2 | |||
| Material 9 | ||||||
| Ausgabe A6 | ||||||
| 03 | 17.01 | 18.01 | 19.01 | 20.01 | 21.01 | Material 10: Industrievortrag: Platform Software for Safety-Critical Multicore Systems Isabella Stilkerich Schaeffler AG, Herzogenaurauch |
| Rechnerübung | Fragestunde 10 | Rechnerübung | Fester Termin A5.3 | |||
| Material 10 | ||||||
| 04 | 24.01 | 25.01 | 26.01 | 27.01 | 28.01 | Material 11: Fallstudie Reaktorschutzsystem Material 11: Abstrakte Interpretation (Übung) |
| Rechnerübung | Fragestunde 11 | Rechnerübung | Fester Termin A6 | |||
| Material 11 | ||||||
| Ausgabe A7 | ||||||
| 05 | 31.01 | 01.02 | 02.02 | 03.02 | 04.02 | Material 12: Zusammenfassung & Fragestunde |
| Rechnerübung | Fragestunde 12 | Rechnerübung | ||||
| Material 12 | ||||||
| 06 | 07.02 | 08.02 | 09.02 | 10.02 | 11.02 | |
| Rechnerübung | Fragestunde 13 | Rechnerübung | ||||
| Fester Termin A7 | ||||||
Prüfung
In der Veranstaltung kann u.a. in folgenden Prüfungen verwendet werden:
- Bachelor/Master: Modul Echtzeitsysteme 2 mit 5 ECTS (7.5 ECTS entfällt im Wintersemester 2021)
- Kombinationsmodule mit 7.5, 10 oder 15 ECTS in Abhängigkeit vom Studiengang. (entfallen ggf. im Wintersemester 2021)
Für weitere Informationen zur Prüfung konsultieren Sie bitte Ihre Prüfungsordnung oder das Prüfungsamt.
Kontakt
Bei Fragen zu Vorlesung oder den Übungen wenden Sie sich bitte an die Mailingliste:Dabei erreichen Sie unter i4ezs-owner@lists.cs.fau.de ausschließlich die Betreuer.
Für allgemeine Fragen, welche alle Teilnehmer betreffen, wie etwa Unklarheiten in der Aufgabenstellung, aber auch Bekanntmachungen unsererseits, existiert darüber hinaus die reguläre Mailingliste i4ezs@lists.cs.fau.de. Wir empfehlen allen Teilnehmern ausdrücklich die Anmeldung.
