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Echtzeitsysteme im Automobil

Kurs nur in Deutsch

Semesterwochenstunden:

4

Leistungspunkte:

5

Vorkenntnisse:

Programmierkenntnisse, Grundlagen Betriebssysteme

Veranstaltungstyp:

Vorlesung mit Praktikum

Semesterturnus:

Wintersemester

Arbeitsaufwand:

150 Stunden, davon:
65 Stunden Präsenzzeit,
85 Stunden zur Vor- und Nachbereitung des Lehrstoffs und Prüfungsvorbereitung

Beitrag zu den Zielen des Studiengangs:

Vermittlung von Kenntnissen in einem wesentlichen Bereich der angewandten Informatik

Lernziel:

  • Kenntnis der theoretischen Grundlagen von Echtzeitsystemen und Synchronisationsmechanismen
  • Kenntnis von spezifischen Echtzeitsystemen im Automobil
  • Echtzeit-Anforderungen eines Systems analysieren und bewerten
  • Echtzeitsysteme entwerfen und entsprechende Konzepte anwenden

Schlüsselqualifikationen:

Fähigkeit zu komplexem, analytischem Denken; Fähigkeit zu Analyse und Verständnis komplexer Systeme; Abstraktionsvermögen; Ausdauer bei Problemlösungen

Lehrinhalte:

Dieser Kurs vermittelt die Grundlagen von Echtzeitsystemen, mit speziellem Fokus auf das Automobil.
Echtzeitsysteme finden sich in vielen Bereichen des täglichen Lebens, bei der Steuerung von zeitkritischen Prozessen, z.B.
  • im Auto (Airbag, ABS, ESP, ...)
  • in Flugzeugen (Triebwerksteuerung, fly-by-wire, ...)
  • bei der Mobil-Kommunikation (Sprachübertragung)
Ein Echtzeitsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es neben seiner funktionalen Korrektheit auchzeitlichen Anforderungen gerecht werden muss. Der Begriff "echtzeitfähig" wird häufig als Synonym für Schnelligkeit interpretiert: Multimedia-Daten werden "in Echtzeit" verarbeitet, Roboter reagieren "in Echtzeit" auf Ereignisse in ihrer Umgebung, Aktienkurse werden "in Echtzeit" aktualisiert, etc. Dabei bedeutet "echtzeitfähig" aber nicht "besonders schnell", sondern vielmehr "schnell genug". Ein Echtzeitsystem muss sich an die zeitlichen Bedingungen seiner Umwelt anpassen und seine Berechnungen und Ergebnisse immer zum richtigen Zeitpunkt, also rechtzeitig liefern.

Der Kurs besteht aus einem Vorlesungsteil und praktischen Übungen (Programmieraufgaben) im Labor.
Inhalte der Vorlesung:
  • Echtzeit-Scheduling: Verfahren und Analyse
  • Echtzeitbetriebssysteme im Automobil (OSEK, AUTOSAR)
  • Echtzeitkommunikation im Automobil (CAN, FlexRay)
  • Synchronisationsmechanismen / verteilte Systeme
  • Software-Architekturen mit Echtzeitanforderungen im Automobil
  • Design von Echtzeitsystemen
Praktische Übungen (in Gruppen von 2 bis 4 Studierenden), z.B.
  • Implementation von Scheduling-Algorithmen
  • Design und Implementation einfacher Echtzeitsysteme
  • ...

Literatur:

Andy Wellings, Alan Burns: Real-Time Systems and Programming Languages, third edition. Pearson / Addison Wesley

Giorgio Buttazzo: Hard Real-Time Computing Systems - Predictable Scheduling Algorithms and Applications, third edition. Springer / Kluwer

Thilo Streichert, Matthias Straub: Elektrik/Elektronik-Architekturen im Kraftfahrzeug. Springer Vieweg 2012

Bemerkungen:

Die in der Vorlesung vorgestellten Anwendungsfälle konzentrieren sich auf die Automobilindustrie. Die vermittelten Grundlagen sind jedoch natürlich allgemein, in allen Domänen anwendbar.

Leistungsnachweis:

Schriftliche Prüfung (90 Minuten). Aktive Teilnahme am Praktikum ist Voraussetzung für die Klausur.

Modulverantwortliche/r:

Prof. Dr. Stappert





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