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Embedded Systems > 01 - Introduction to Embedded Systems > Flashcards

01 - Introduction to Embedded Systems Flashcards

1
Q

Was sind Embedded Real-Time Systems (Grundaufgabe)?

A
  • Computer, deren Aufgabe in erster Linie nicht die Informationsverarbeitung ist, sondern die Interaktion mit physikalischen Prozessen
  • Bsp. Cyberphysical System
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2
Q

Wann ist ein Computer System “Real-Time”? (zwei Aspekte)

A

Ein Echtzeit-Computersystem ist ein System, bei dem die Korrektheit des Systemverhaltens nicht nur von den logischen Ergebnissen der Berechnungen abhängt, sondern auch von dem physikalischen Zeitpunkt, zu dem die Ergebnisse erzeugt werden.

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3
Q

Was ist die Deadline und wie wird sie festgelegt?

A
  • ist der Zeitpunkt, zu dem die Ergebnisse vorgelegt werden müssen
  • Deadline wird von Umgebung der real-time Computer festgelegt/vorgeschrieben
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4
Q

Was sind Eigenschaften eines Real-Time Systems (Characteristics)? (5)

A
  • Computational Systems (Rechnerische Systeme)
  • Eng mit physikalischen Prozessen: Sensoren, Aktoren
  • Reactive (Reaktiv/Reaktionsfähig): Timing wichtig
  • Heterogeneous (Verschiedenartig)
  • Networked (Vernetzt)
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5
Q

Was sind funktionale Anforderungen an R-T Systeme (Functional Requirements)? (4)

A
  • Data Collection (Datenerhebung)
  • Signal Conditioning (Signalaufbereitung)
  • Alarm Monitoring (Alarm-Überwachung)
  • Direct Digital Control (Direkte Digitale Steuerung)
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6
Q

Wozu dient der Steuerungsprozess?

A

Der Steuerungsprozess bewirkt, dass eine Systemvariable einen gewünschten Wert annimmt.

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7
Q

Was ist ein Control System?

A

Ein Steuersystem ist eine Zusammenschaltung von Komponenten, zu einer Systemkonfiguration, die eine gewünschte Systemreaktion ermöglicht.

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8
Q

Welche Bestandteile hat ein Control System? (4)

A
  • Anlage oder Prozess (zu kontrollieren)
  • Aktuatoren (Umwandlung des Steuersignals in ein Leistungssignal)
  • Sensoren (liefern Messungen des System-Outputs)
  • Referenzeingabe (Repräsentiert den gewünschten Output)
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9
Q

Was ist eine Eigenschaft von Control Algorithmen?

A

Sie können so konzipiert werden, dass ein bekannter konstanter Delay kompensiert werden kann.

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10
Q

Was bewirkt Jitter?

A
  • bringt zusätzliche Unsicherheiten in den Regelkreis –> wirkt sich nachteilig auf Qualität der Steuerung aus
  • bringt Ungewissheit über den Moment, zu dem die real-time Entity beobachtet wurde
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11
Q

Welche Deadline Arten gibt es? (3)

A
  • Soft Deadline: Ergebnis ist auch nach der Deadline noch nützlich
  • Firm Deadline (solide/fest): Ergebnis hat nach der Deadline keinen Nutzen mehr
  • Hard Deadline: eine Katastrophe kann passieren, wenn die Deadline verpasst wird
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12
Q

Was ist ein hard real-time System?

A

Ein real-time Computersystem, dass mindestens eine hard Deadline einhalten muss.

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13
Q

Was sind Anforderungen an die Zuverlässigkeit (Dependability Requirements)? (4)

A
  • Reliability
  • Safety
  • Maintainability
  • Availability
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14
Q

Was ist Reliability?

A
  • Zuverlässigkeit/Verlässlichkeit
  • Wahrscheinlichkeit, dass ein System die angegebene Leistung bis zum Zeitpunkt t erbringt, vorausgesetzt das System war zu t=t0 betriebsbereit
  • Mean Time-To-Failure (MTTF)
  • Badewannenkurve
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15
Q

Was ist Safety?

A

Zuverlässigkeit in Bezug auf kritische Fehlerarten (Bsp. Safety Integrity Levels, ASIL Level, etc.).

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16
Q

Was ist Maintainability?

A
  • Wartbarkeit
  • Maß für die Zeit, die benötigt wird, um ein System zu reparieren, nachdem ein Fehler aufgetreten ist
  • Wahrscheinlichkeit M(d), dass das System innerhalb eines Zeitintervalls d nach dem Ausfall wiederhergestellt wird
  • Mean Time-To-Repair (MTTR)
  • Konflikt zwischen Reliability und Maintainability
17
Q

Was ist Availability?

A
  • Erreichbarkeit/Verfügbarkeit
  • Maß für die Erbringung einer korrekten Dienstleistung in Bezug auf Abwechslung von richtiger und falscher Dienstleistung
  • Meant Time-Between-Failure (MTBF)
  • A = MTTF / (MTTF+MTTR)
18
Q

Auf welche 2 Basen kann ein RT System klassifiziert werden?

A
  • Basis der externen Anforderungen: Hard Real-Time vs. Soft Real-Time, Fail-Safe vs. Fail-Operational
  • Basis der Implementierung: Guaranteed Timeliness vs. Best Effort, Event-Triggered vs. Time-Triggered
19
Q

Wann ist ein System Fail-Safe?

A
  • Ein System ist ausfallsicher, wenn es in der Umgebung einen safe State gibt, der im Falle eines Systemausfalls erreicht werden kann, z. B. ABS, Zugsignalisierungssystem
  • Fail Safeness ist ein Merkmal der Anwendung, nicht des Computersystems
20
Q

Wann ist ein System Fail-Operational?

A

Ein System ist fail-operational, wenn es keinen safe State gibt, der bei einem Systemausfall erreicht werden kann.

21
Q

Was bedeutet Guaranteed Timeliness?

A

Eine Systemimplementierung bietet guaranteed Timeliness (garantierte Pünktlichkeit), wenn innerhalb der spezifizierten Load- und Fault-Hypothese die zeitliche Korrektheit durch analytische Argumente belegt werden kann. Es müssen ausreichend rechnerische Ressourcen vorhanden sein für den specific peak Load und Fault Szenarios.

22
Q

Was bedeutet Best Effort?

A

Eine Systemimplementierung ist best effort, wenn die zeitliche Korrektheit nicht analytisch belegt werden kann. Die zeitliche Verifizierung stütz sich auf Wahrscheinlichkeitsargumente, auch bei vorgegebener Load- und Fault-Hypothese. (Das System sendet die Daten wenn es gerade kann.)

23
Q

Sollten Hard RT Systeme auf Guaranteed Timeliness oder Best Effort basieren?

A

Guaranteed Timeliness

24
Q

Was ist ein rare Event und welche Auswirkungen hat es?

A
  • ist ein wichtiges Event, welches sehr unregelmäßig/selten auftritt (Bsp. Bruch eines Rohrs in einem Kernreaktor)
  • kann zu vielen zusammenhängenden Serviceanfragen führen (Bsp. Alarm Shower)
  • in einer Reihe von Anwendungen hängt der Nutzen eines Systems von der vorhersehbaren Leistung bei seltenen Ereignissen ab
  • in den meisten Fällen wird ein Belastungstest keine rare Event Szenarios abdecken
25
Q

Was ist ein State?

A
  • ist ein Zustand, der für ein real-time Intervall bestehen bleibt
  • state information: informiert über die Eigenschaften von Zuständen zum Zeitpunkt der Beobachtung (selbst ein Ereignis)
26
Q

Was ist ein Event?

A
  • ist ein Ereignis zu einem bestimmten Zeitpunkt
  • event information: informiert über den Unterschied in den Eigenschaften der Zustände unmittelbar vor und nach dem Eintreten des Ereignisses und eine Schätzung des Zeitpunkts des Eintretens des Ereignisses
  • nur die Konsequenzen eines Events können beobachtet werden
27
Q

Was ist ein Trigger?

A

Ein Steuersignal/Regelsignal für Aktivitäten, z.B. Nachrichten senden und empfangen.

28
Q

Wann ist ein System Time-Triggered (TT)?

A

Ein Echtzeitsystem ist zeitgesteuert (Time-Triggered, TT), wenn Steuersignale/Trigger aus der (globalen) Zeit abgeleitet werden.

29
Q

Wann ist ein System Event-Triggered (ET)?

A

Ein Echtzeitsystem ist ereignisgesteuert (Event-Triggered, ET), wenn die Steuersignale/Trigger aus Ereignissen abgeleitet werden.

30
Q

Was sind Temporal Requirements? (3)

A
  • zeitliche Genauigkeit (Temporal accuracy of real-time data): die Datenelemente die dem Bediener angezeigt werden, müssen zeitlich genau sein
  • maximale Reaktions/Antwortzeit (Maximum response time): das maximale real-time Intervall zwischen einem Reiz und der Reaktion muss bekannt und begrenzt sein
  • Vorhersagbarkeit (Predictability): das zeitliche Verhalten muss vorhersehbar sein, selbst bei einem seltenen Ereignis
31
Q

Was ist die Worst-Case Execution Time (WCET)?

A

Sie gibt die längste Zeit an, die ein Computerprogramm oder Programmteil auf einer bestimmten Plattform zur Ausführung benötigen kann.

32
Q

Wozu dient das Control Schema und welche gibt es bei RT Systemen?

A
  • das Control Schema bestimmt, zu welchem Zeitpunkt die Ausführung einer ausgewählten Aktion beginnt
  • Logic Control & Temporal Control
33
Q

Was ist das Logic Control Schema?

A

Es befasst sich mit dem Kontrollfluss innerhalb einer Aufgabe, um die angegebene Datentransformation zu realisieren.

34
Q

Was ist Temporal Control?

A
  • es geht um den Zeitpunkt, zu dem eine Aufgabe gestartet werden soll oder wann sie von einer dringlicheren Aufgabe verdrängt werden kann
  • ist eng verwandt mit Zeitplanung

Embedded Systems (11 decks)

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