Modellierung und Analyse von Eingebetteten Systemen

Dozent	Oliver Bringmann HeadOliver Bringmann
Vorlesung	Mi, 10 c.t. - 12 Uhr, Erste Vorlesungstunde: 16.10.2024 Raum: A301
Übungsleitung	Alexander Jung ResearcherAlexander Jung
Übungsgruppe	Mi, 12 s.t. - 14 Uhr Raum: A301
Umfang	6 LP (2 SWS)
Kursart	Vorlesung + Übung
Modulnummer	INFO4311
Eintrag im Kurskatalog	Alma
Lernplattform	Ilias

Beschreibung

Einbettete Systeme, wie z.B. Smartphones, Navigations-, Fahrerassistenz- und Heimautomatisierungssysteme haben im letzten Jahrzehnt die Veränderungen in der Daten-, Kommunikations- und Automobiltechnik stark geprägt und sind zu einem festen Bestandteil des täglichen Lebens geworden. Die damit verbundenen steigenden Anforderungen nach Leistungsfähigkeit, Komfort, Zuverlässigkeit und Sicherheit führen zu einer wachsenden Komplexität und Vernetzung eingebetteter Systeme, die neue Spezifikations- und Entwurfsverfahren bedürfen. Dabei müssen frühzeitig die Auswirkungen der zugrundeliegenden Hardware-Architektur bei der Entwicklung der eingebetteten Software berücksichtigt und das Zusammenspiel der Software mit der zugrundeliegenden Hardware hinsichtlich Performanz, Leistungsaufnahme, Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und Robustheit analysiert werden. In dieser Vorlesung werden die aktuellen Forschungs- und Entwicklungstrends im Entwurf eingebetteter Systeme aufgezeigt, um die Studierenden frühzeitig an ein Thema mit hoher Industrierelevanz heranzuführen, wobei sowohl theoretisches Basiswissen als auch domänenspezifische Anwendungskompetenzen vermittelt werden.

Qualifikationsziele

Dieses Modul versetzt die Studierenden in die Lage, eingebettete Systeme zu entwickeln und Spezifikationstechniken für Eingebettete Systeme miteinander zu vergleichen und werden mit für Wissenschaft und Wirtschaft relevanten Problemstellungen aus dem Bereich Eingebetteter Systeme konfrontiert. Die Studierenden kennen die theoretischen Ansätze zur Modellierung und Analyse von eingebetteter Software unter Berücksichtigung von Taskscheduling, Prioritäteninversion, Kommunikationsaufwand sowie der Einflüsse der Hardware-Architektur und können diese auf unterschiedliche praktische Problemstellungen im Entwurf von eingebetteten Softwaresystemen anwenden. Die Übungen werden von den Studierenden in kleinen Gruppen selbstständig bearbeitet und durch Vorführung der erzielten Ergebnisse Selbstbewusstsein, rhetorische Fähigkeiten und Kritikfähigkeit trainiert.

Themen dieser Vorlesung sind:

1. Einführung in die Modellierung von Eingebetteten Systemen
2. Entwicklungsmethodik
3. Modellierung
4. Plattformbasierter Entwurf und Virtual Prototyping
5. Performanzanalyse
6. Echtzeitbetriebssysteme und Scheduling
7. Antwortzeitanalyse
8. Analyse von Energieeffizienz und Leistungsaufnahme
9. Netzwerke für eingebettete Systeme
10. Moderne Entwicklungsmethoden im Automotiven Bereich am Beispiel AUTOSAR

In den Übungen werden einige dieser Themen durch selbstständige Bearbeitung entsprechender Probleme vertieft.

Bemerkung

Die Organisation der Übungen findet in der ersten Vorlesungstunde statt.

Voraussetzungen

Literatur

• O. Bringmann, W. Lange, M. Bogdan: Eingebettete Systeme: Entwurf, Synthese und Edge AI; De Gruyter Oldenbourg, 4. überarbeitete Auflage, 2022.
• P. Marwedel. Eingebettete Systeme. Springer, 2007.
• C. Haubelt, J. Teich: Digitale Hardware/Software-Systeme: Spezifikation und Verifikation, Springer 2010.
• J. Teich, C. Haubelt: Digitale Hardware/Software-Systeme: Synthese und Optimierung, Springer 2007.
• D.D. Gajski et al. Embedded System Design. Springer, 2009.