Verlässliche Echtzeitsysteme

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Verlässliche Echtzeitsysteme (SS 2016)

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 Geräten, Prozessanlagen oder Flugzeugen. Fehlfunktionen in diesen Anwendungen ziehen mitunter katastrophale Konsequenzen nach sich: finanziell, materiell bis hin zu Personenschäden. Die Entwicklung sicherer und robuster Systeme gewinnt daher in der Forschung und Entwicklung zunehmend an Bedeutung.

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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 von 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 Fehelrtoleranz und Verteilung

Auf diese Weise wird ein Fundament für die konstruktive Umsetzung verlässlicher Echtzeitsysteme gelegt werden. Dieses Modul vermittelt daher fundierte Anknüpfungspunkte für die Entwicklung verlässlicher Echtzeitsysteme.

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Inhalt der Übung

Im Rahmen der Übungen werden ausgewählte Vorlesungsinhalte im Sinne der praktischen Anwendung und Vertiefung angewandt. Zum Einsatz kommen hierbei sowohl aktuelle Ansätze und Methoden aus der Forschung, als auch Werkzeugen 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 ASTREE*).

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Dozenten und Betreuer

Dr.-Ing. Peter Ulbrich	Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schröder-Preikschat	Dipl.-Ing. Tobias Klaus	Peter Wägemann, M.Sc.	Florian Schmaus, M.Sc.

Terminübersicht (Wochenplanung)

	Mo	Di	Mi	Do	Fr
08:00
				08:30 - 10:00 Ü EZS2 (Klaus) 0.031-113
09:00
10:00
				10:15 - 11:45 RÜ EZS2 (Klaus) 00.156-113
11:00
12:00
	12:15 - 13:45 RÜ EZS2 (Klaus) 00.153-113
13:00
14:00
	14:15 - 15:45 Ü EZS2 (nicht 18.4.) (Klaus) Übung 4 / 01.253-128			14:15 - 15:45 EZS2 (Ulbrich) 0.031-113
15:00
16:00
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
15	11.04	12.04	13.04	14.04	15.04	Tafelübung 1: Organisation Tafelübung 1: Einführung in den Umgang mit git Vorlesung 1: Organisation Vorlesung 1: Einleitung
	Tafelübung 1			Vorlesung 1
	Ausgabe A1			Tafelübung 1
16	18.04	19.04	20.04	21.04	22.04	Vorlesung 2: Grundlagen
				Vorlesung 2
17	25.04	26.04	27.04	28.04	29.04	Tafelübung 2: Implementieren eines Filters mit Festkommaarithmetik Vorlesung 3: Fehlertoleranz durch Redundanz
	Tafelübung 2			Vorlesung 3	Fester Termin A1
	Ausgabe A2			Tafelübung 2
18	02.05	03.05	04.05	05.05	06.05	Tafelübung 3: Triple Modular Redundancy
	Tafelübung 3			Himmelfahrt	Fester Termin A2
	Ausgabe A3
19	09.05	10.05	11.05	12.05	13.05	Vorlesung 4: Codierung
				Vorlesung 4
				Tafelübung 3
20	16.05	17.05	18.05	19.05	20.05	Vorlesung 5: Fehlerinjektion Tafelübung 4: EAN Codes und Fehlerinjektion
	Pfingsmontag	Bergdienstag		Vorlesung 5
				Tafelübung 4
				Ausgabe A4
21	23.05	24.05	25.05	26.05	27.05
	Tafelübung 4			Fronleichnam
	Fester Termin A3
22	30.05	31.05	01.06	02.06	03.06	Vorlesung 6: Dynamisches Testen
				Vorlesung 6
23	06.06	07.06	08.06	09.06	10.06	Tafelübung 5: Testen Vorlesung 7: Grundlagen der statischen Programmanalyse
	Tafelübung 5			Vorlesung 7
	Ausgabe A5			Tafelübung 5
24	13.06	14.06	15.06	16.06	17.06	Tafelübung 6: Wiederholung Vorlesung 8: Verifikation nicht-funktionaler Eigenschaften: Stack- und WCET-Analyse
	Tafelübung 6			Vorlesung 8
				Tafelübung 6
25	20.06	21.06	22.06	23.06	24.06	Tafelübung 7: Stackverbrauchs Analyse Vorlesung 9: Verifikation funktionaler Eigenschaften: Design-by-Contract
	Tafelübung 7			Vorlesung 9
	Ausgabe A6			Tafelübung 7
	Fester Termin A4
26	27.06	28.06	29.06	30.06	01.07	Tafelübung 8: Abstrakte Interpretation Vorlesung 10: Fehlertoleranz in verteilten Echtzeitsystemen
	Tafelübung 8			Vorlesung 10
	Ausgabe A7			Tafelübung 8
	Fester Termin A5
27	04.07	05.07	06.07	07.07	08.07	Tafelübung 9: Wiederholung Vorlesung 11: Industrievortrag: Dr. Martin Hoffmann Brose Fahrzeugteile, Elektronik Entwicklung Software, Bamberg Vorlesung 11: Fallstudie Reaktorschutzsystem (Selbststudium)
	Tafelübung 9			Vorlesung 11
	Fester Termin A6			Tafelübung 9
28	11.07	12.07	13.07	14.07	15.07	Tafelübung 10: Wiederholung Vorlesung 12: Zusammenfassung
	Tafelübung 10			Vorlesung 12	Fester Termin A7
				Tafelübung 10

Prüfung

In der Veranstaltung kann u.a. in folgenden Prüfungen verwendet werden:

• Bachelor/Master: Modul Echtzeitsysteme 2 mit 5 oder 7.5 ECTS
• Kombinationsmodule mit 7.5, 10 oder 15 ECTS in Abhängigkeit vom Studiengang.

Für weitere Informationen zur Prüfung konsultieren Sie bitte Ihre Prüfungsordnung oder das Prüfungsamt.