- Titel: Echtzeit-Programmierung
- Autor: traumuel
- Organisation: UNI ERLANGEN
- Seitenzahl: 45
Inhalt
- IAS Universität Stuttgart
- Was heißt EchtzeitProgrammierung
- Was heißt EchtzeitProgrammierung NichtEchtzeitDatenverarbeitung Richtigkeit des Ergebnisses
- EchtzeitDatenverarbeitung Richtigkeit des Ergebnisses Rechtzeitigkeit des Ergebnisses
- nicht zu früh nicht zu spät
- Was heißt EchtzeitProgrammierung
- ECHTZEITDATENVERARBEITUNG Zeit Zeit Zeit
- Zusammenspiel technischer Prozess und ATSystem
- zeitabhängige Ausgabedaten Technischer Prozess zeitabhängige Eingabedaten Automatisierungssystem
- Fehlfunktion bei zu frühzu spät ankommenden Sensor Aktorwerten
- Unterschiede zwischen Informationsund Echtzeitsystemen
- Nutzen Deadline harte Echtzeitsysteme weiche Echtzeitsysteme
- Forderung nach Rechtzeitigkeit
- Forderung nach Rechtzeitigkeit
- Typische Anwendungsbeispiele mit Zeitbedingungen
- Erfassung von Datentelegrammen
- Erfassung von StückgutKennungen
- Folgesteuerung bei Chargenprozessen
- Erfassung von Signalen einer Lichtschranke
- Forderung nach Gleichzeitigkeit
- Forderung nach Gleichzeitigkeit
- Realisierung von Gleichzeitigkeit
- jede Datenverarbeitungsaufgabe durch getrennte Computer echt parallel
- Forderung nach Determiniertheit
- Forderung nach Determiniertheit Determiniertheit Vorhersehbarkeit des Systemverhaltens
- Forderung nach Determiniertheit
- Arten von EchtzeitSystemen
- Rechtzeitigkeit bei Dialogsystemen zulässige Antwortzeit im Sekundenbereich
- Arten von EchtzeitSystemen
- Methoden der EchtzeitProgrammierung ähnlich für Automatisierungssysteme Dialogsysteme
- Arten der EchtzeitProgrammierung
- Arten der EchtzeitProgrammierung
- Bsp Zahnarztpraxis als Realzeitsystem Tafelanschrieb
- Automatisierungsprogramm Computer der Programme ausführt Betriebssystem Synchrone Programmierung
- Asynchrone Programmierung Parallelprogrammierung
- Verfahren der synchronen Programmierung
- Synchronisierung der zyklisch auszuführenden Teilprogramme mit einem Zeitraster
- fest vorgegebene Reihenfolge des Ablaufs der Teilprogramme
- Verfahren der synchronen Programmierung
- u t Regelstrecke Heizkreis Wohnung
- Regelstrecke Heizkreis Büro
- Bezeichner Name REGELUNG
- Abtastzeit Zykluszeit T T
- Grobentwurf bei synchroner Programmierung
- Feinentwurf bei synchroner Programmierung
- Z und Z initialisieren
- REGELUNG abarbeiten nein
- REGELUNG abarbeiten Z nein Z ja
- REGELUNG abarbeiten Z
- Zeitlicher Ablauf synchroner Programmierung
- ca T REGELUNG T REGELUNG T
- Steuerprogramm t Unterbrechungssignale von der EchtzeitUhr
- Eigenschaften der synchronen Programmierung im Normalfall deterministisches Verhalten
- kein komplexes Organisationsprogramm etwas aufwendigere Planung Entwicklung
- Verfahren der asynchronen Programmierung
- Verfahren der asynchronen Programmierung Parallelprogrammierung
- Verfahren der asynchronen Programmierung
- u t Regelstrecke y t
- u t Regelstrecke
- Zuordnung von Bezeichnern Abtastzeiten und Prioritäten
- Prioritäts Priorität nummer höchste
- zweithöchste dritthöchste niedrigste
- Zeitlicher Verlauf der Teilprogramme
- einfache Entwicklung Komplexität im Verwaltungsprogramm Programmablauf schwer durchschaubar
- Ereignisgesteuerte vs zeitgesteuerte Systeme
- Zeitliche Koordinierung von Rechenprozessen Kommunikation zwischen Rechenprozessen SchedulingVerfahren
- Einführung des Begriffs Rechenprozess
- Einführung des Begriffs Rechenprozess
- Zustandsmodelle von Rechenprozessen
- Zustandsmodelle von Rechenprozessen
- Zustandsdiagramm eines Rechenprozesses
- Zeitparameter eines Rechenprozesses
- Zeitparameter eines Rechenprozesses
- Auftreten der Zeitparameter eines Rechenprozesses
- Zustände eines Rechenprozesses
- maximale Antwortzeitdauer P
- maximale Ausführungsdauer E
- Problemstellung EchtzeitProgrammierverfahren Rechenprozesse
- Kommunikation zwischen Rechenprozessen SchedulingVerfahren
- Aktionen von Rechenprozessen
- Synchronisierung von Rechenprozessen
- Synchronisierung von Rechenprozessen
- Beispiel Abhängigkeit von Rechenprozessen aufgrund gemeinsam benutzter Betriebsmittel
- Rechenprozess BETRIEBSMESSWERTE Rechenprozess PROZESSÜBERWACHUNG
- Gemeinsame Betriebsmittel Protokolldrucker AnalogEingabe
- Synchronisierungsverfahren Semaphore kritische Regionen RendezvousKonzept
- Beispiel Zugverkehr über eine eingleisige Strecke
- PS Fahrtrichtung der Züge
- Gleismagnet Gleismagnet Gleismagnet
- u u u u u ug Zu A
- PS Signal S Signal S
- Fahrtrichtung der Züge
- u u u u u u Zu
- Beispiel Zwei Rechenprozesse sollen stets abwechselnd laufen
- VS P S S S
- Rechenprozess B t
- Problemstellung EchtzeitProgrammierverfahren Rechenprozesse Zeitliche Koordinierung von Rechenprozessen
- Kommunikation zwischen Rechenprozessen
- Kommunikation zwischen Rechenprozessen
- Warten durch Blockierung
- Asynchrone Kommunikation Daten werden gepuffert
- Gleise im Bahnhofsbereich
- flexibel bei Änderungen
- für harte Echtzeitsysteme untauglich
- für harte Echtzeitsysteme nur bedingt geeignet
- FIFO Scheduling A war zuerst ablauffähig
- Verfahren wird in der Praxis häufig verwendet
- Task D wird unterbrochen
- Beispiel EarliestDeadlineFirstVerfahren Task A B C D E
- Dauer ms ms ms ms ms
- Tmin ms ms ms ms ms
- für harte Echtzeitsysteme am besten geeignet
- Tests zur Prüfung der Ausführbarkeit
- Tests zur Prüfung der Ausführbarkeit
- n U U U ln
- Kreuzworträtsel zu Kapitel
Vorschau
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§ 4 Echtzeit-Programmierung
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
Problemstellung Echtzeit-Programmierverfahren Rechenprozesse eitliche Koordinierung von Rechenprozessen Kommunikation zwischen Rechenprozessen Scheduling-Verfahren
© 2003 IAS, Universität Stuttgart
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Kapitel 4: Echtzeitprogrammierung
PA1
Kapitel 4 – Lernziele – – – – – – – – – – – Wissen, was man unter Echtzeit-Programmierung versteht Die Forderungen bei der Echtzeit-Programmierung kennen wischen harter und weicher Echtzeit unterscheiden können Wissen, was man unter synchroner Programmierung versteht Die asynchrone Programmierung kennen Erklären können, was Rechenprozesse sind Wissen, welche Möglichkeiten zur zeitlichen Synchronisierung es gibt Semaphorvariablen anwenden können Verstanden haben, was Scheduling-Verfahren sind Die unterschiedlichen Scheduling-Verfahren anwenden können Wissen, was ein Schedulability-Test ist
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© 2003 IAS, Universität Stuttgart
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PA1
§ 4 Echtzeit-Programmierung
4.1 Problemstellung 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5
4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
Was heißt Echtzeit-Programmierung? Forderung nach Rechtzeitigkeit Forderung nach Gleichzeitigkeit Forderung nach Determiniertheit Arten von Echtzeit-Systemen
Echtzeit-Programmierverfahren Rechenprozesse eitliche Koordinierung von Rechenprozessen Kommunikation zwischen Rechenprozessen Scheduling-Verfahren
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4.1.1 Was heißt Echtzeit-Programmierung?
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Was heißt Echtzeit-Programmierung? Nicht-Echtzeit-Datenverarbeitung – Richtigkeit des Ergebnisses
Echtzeit-Datenverarbeitung – – Richtigkeit des Ergebnisses Rechtzeitigkeit des Ergebnisses
nicht zu früh, nicht zu spät
© 2003 IAS, Universität Stuttgart
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4.1.1 Was heißt Echtzeit-Programmierung?
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NICHT-ECHT EIT-DATENVERARBEITUNG:
Eingangsdaten
Datenverarbeitung
Ausgangsdaten
ECHT EIT-DATENVERARBEITUNG: eit eit eit
Eingangsdaten
Datenverarbeitung
Ausgangsdaten
© 2003 IAS, Universität Stuttgart
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4.1.1 Was heißt Echtzeit-Programmierung?
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Echtzeitprogrammierung (Realzeit-Programmierung) – Erstellung von Programmen so, dass bei der Datenverarbeitung im Computer die zeitlichen Anforderungen an die Erfassung der Eingabedaten, an die Verarbeitung im Computer und an die Ausgabe der Ausgabedaten erfüllt werden. eitanforderungen – eitliche Anforderungen abhängig von den zeitlichen Abläufen im technischen Prozess Koordination mit dem technischen Prozess Echtzeit: den echten eitabläufen entsprechend, keine eitdehnung, keine eitraffung
Arten von Anforderungen an das zeitliche Verhalten der Datenverarbeitung – – Forderungen nach Rechtzeitigkeit Forderungen nach Gleichzeitigkeit