O'Reilly logo

Stay ahead with the world's most comprehensive technology and business learning platform.

With Safari, you learn the way you learn best. Get unlimited access to videos, live online training, learning paths, books, tutorials, and more.

Start Free Trial

No credit card required

Moderne Realzeitsysteme kompakt

Book Description

  • Kaum eine technische Anlage, kaum ein technisches Gerät kommt heute ohne Software aus, viele davon müssen "echtzeitfähig" sein+ Endlich ein Buch, das aktuelle Ansätze der Realzeittechnik vermittelt

Table of Contents

  1. Cover
  2. Titel
  3. Impressum
  4. Vorwort
  5. Inhaltsverzeichnis
  6. 1 Einleitung
    1. Scope
    2. Aufbau des Buches
    3. Embedded Linux
  7. 2 Realzeitbetrieb
    1. 2.1 Zentrale Beschreibungsgrößen
      1. 2.1.1 Beschreibungsgrößen des technischen Prozesses
        1. Rechenzeitanforderung
        2. Releasetime
        3. Prozesszeit
        4. Zulässige Reaktionszeit (Deadline)
        5. Phase
      2. 2.1.2 Beschreibungsgrößen der Rechenprozesse
        1. Ausführungszeit
        2. Abschätzung der Best Case Execution Time (BCET)
        3. Abschätzung der Worst Case Execution Time (WCET)
        4. Reaktionszeit
      3. 2.1.3 Beschreibungsgrößen der Systemsoftware
    2. 2.2 Realzeitbedingungen
      1. 2.2.1 Gleichzeitigkeit und Auslastung
      2. 2.2.2 Rechtzeitigkeit
      3. 2.2.3 Harte und weiche Realzeit
    3. 2.3 Systemaspekte
      1. 2.3.1 Unterbrechbarkeit
      2. 2.3.2 Prioritäten
      3. 2.3.3 Ressourcenmanagement
        1. Ressourcengraph
        2. 2.3.3.1 Prioritätsinversion
        3. 2.3.3.2 Unterbrechungssperre
        4. 2.3.3.3 Priority Inheritance Protocol
        5. 2.3.3.4 Priority Ceiling Protocol
  8. 3 Systemsoftware
    1. 3.1 Firmware
    2. 3.2 Realzeitbetriebssysteme
      1. 3.2.1 Systemcalls
      2. 3.2.2 Taskmanagement
        1. 3.2.2.1 Klassifizierung der Scheduling-Verfahren
        2. 3.2.2.2 Statisches Singlecore-Scheduling
          1. Zeitgesteuerter Scheduling-Plan
          2. Zeitgesteuerter Scheduling-Plan mit konstanten Zeitslots
        3. 3.2.2.3 Dynamisches Singlecore-Scheduling
          1. First Come First Serve (FCFS, FIFO)
          2. Zeitscheibenverfahren
          3. Prioritätengesteuertes Scheduling
          4. Deadline-Scheduling
          5. Kombinierte Scheduling-Verfahren
        4. 3.2.2.4 Multicore-Scheduling
          1. Partitioniertes Scheduling
          2. Globales Scheduling
          3. Semi-partitioniertes Scheduling
          4. Praktische Einschränkungen
          5. Globales Scheduling im Linux-Kernel
      3. 3.2.3 Memory Management
        1. Realzeitaspekte
      4. 3.2.4 I/O-Management
        1. 3.2.4.1 Programmierinterface (API)
          1. Schnittstellenfunktionen
          2. Zugriffsarten
        2. 3.2.4.2 Treiberinterface
        3. 3.2.4.3 Filesysteme
      5. 3.2.5 Timekeeping (Zeitverwaltung)
        1. 3.2.5.1 Realisierungsformen
        2. 3.2.5.2 Zeitgeber
        3. 3.2.5.3 Zeitsynchronisation
          1. Precision Time Protocol IEEE 1588
      6. 3.2.6 Sonstige Realzeitaspekte
    3. 3.3 Linux
  9. 4 Aspekte der nebenläufigen Realzeitprogrammierung
    1. 4.1 Allgemeines
    2. 4.2 Programmtechnischer Umgang mit Tasks
      1. 4.2.1 Tasks erzeugen
        1. Threads erzeugen
      2. 4.2.2 Tasks beenden
      3. 4.2.3 Tasks parametrieren
        1. Thread-Attribute festlegen
        2. Task-Affinität
    3. 4.3 Schutz kritischer Abschnitte
      1. 4.3.1 Semaphor und Mutex
      2. 4.3.2 Programmtechnische Behandlung der Prioritätsinversion
      3. 4.3.3 Deadlock
      4. 4.3.4 Schreib-/Lese-Locks
      5. 4.3.5 Weitere Schutzmaßnahmen für kritische Abschnitte
      6. 4.3.6 Unterbrechungsmodell
    4. 4.4 Umgang mit Zeiten
      1. 4.4.1 Aktuelle Zeit bestimmen
      2. 4.4.2 Der Zeitvergleich
      3. 4.4.3 Differenzzeitmessung
      4. 4.4.4 Schlafen
      5. 4.4.5 Weckrufe per Timer
    5. 4.5 Inter-Prozess-Kommunikation
      1. 4.5.1 Pipes, Mailbox und Messages
      2. 4.5.2 Shared-Memory
      3. 4.5.3 Sockets
    6. 4.6 Condition-Variable (Events)
    7. 4.7 Signale
    8. 4.8 Peripheriezugriff
    9. 4.9 Bitoperationen
      1. Testen von Bits
      2. Setzen von Bits
      3. Rücksetzen von Bits
      4. Invertieren von Bits
    10. 4.10 Memory Management
      1. Schutz vor Auslagern
      2. Prefault
  10. 5 Realzeitarchitekturen
    1. 5.1 Realzeitsysteme ohne spezielle Systemsoftware
    2. 5.2 Realzeitsysteme basierend auf einem Standard-OS
    3. 5.3 Threaded Interrupts (Realzeiterweiterungen für Standardbetriebssysteme)
    4. 5.4 Userland-to-Kernel
    5. 5.5 Realzeitbetriebssystem
    6. 5.6 Realzeitarchitektur auf Multicore-Basis
    7. 5.7 Multikernel-Architektur (RTAI/Xenomai)
    8. 5.8 Besonderheiten beim Entwurf moderner Realzeitsysteme
      1. Anforderungen zusammenstellen
      2. Der Entwurf
      3. Die Realisierung
      4. Fehlersuche
      5. Die Integration
      6. Der Systemtest
  11. 6 Safety und Security
    1. 6.1 Grundbegriffe der Betriebssicherheit (Safety)
      1. Betriebskonzepte
      2. Verfügbarkeitsbetrieb
      3. Sicherheitsbetrieb
    2. 6.2 Angriffssicherheit (Security)
      1. 6.2.1 Geräteimmanente Schutzvorrichtungen
        1. Authentifizierung
        2. Basiswissen Kryptografie
        3. Datenverschlüsselung
        4. Verschlüsselung der Kommunikation
        5. Datenfilterung (Firewall)
        6. Minimalistischer Funktionsumfang
        7. Security by Isolation
      2. 6.2.2 Strukturelle Abwehrmaßnahmen (Security by Structure)
  12. 7 Formale Beschreibungsmethoden im Überblick
    1. 7.1 Daten- und Kontrollflussdiagramm
    2. 7.2 Struktogramme
    3. 7.3 Beschreibung nebenläufiger Prozesse (Petrinetze)
    4. 7.4 Netzwerkanalyse
    5. 7.5 UML
      1. 7.5.1 Strukturdiagramme
      2. 7.5.2 Verhaltensdiagramme
  13. 8 Realzeitnachweis
    1. 8.1 Grundlagen
    2. 8.2 Nachweis ohne Berücksichtigung der Ressourcen
      1. 8.2.1 Prioritätengesteuertes Scheduling
        1. Hinreichender Schedulingtest
        2. Notwendiger Schedulingtest
      2. 8.2.2 EDF-Scheduling
        1. Hinreichender Schedulingtest
        2. Notwendiger Schedulingtest
        3. Realzeitnachweis beim EDF-Scheduling
        4. Realzeitnachweis bei Berücksichtigung der Phase
    3. 8.3 Nachweis unter Berücksichtigung der Ressourcen
      1. 8.3.1 Berechnung der Blockierzeit
        1. 8.3.1.1 Blockierzeiten bei Unterbrechungssperren
        2. 8.3.1.2 PIP
        3. 8.3.1.3 PCP
          1. Prioritätengesteuertes Scheduling
          2. EDF-Scheduling
      2. 8.3.2 Schedulingtest
        1. Prioritätengesteuertes Scheduling
        2. EDF-Scheduling
        3. Abschließende Ergebnisse
    4. 8.4 Bewertung und weitere Einflussfaktoren
  14. Bibliographie
  15. Stichwortverzeichnis