EBS 2.1

Question 1

Was ist ein eingebettetes System?

Answer 1

Ein eingebettetes System ist ein Computersystem, das in ein anderes Produkt integriert ist und dort spezifische Aufgaben übernimmt. Beispiele sind Mobiltelefone, Antiblockiersysteme und Satellitensteuerungen.

Question 2

Warum gewinnt ein softwarebasierter Ansatz in der Entwicklung eingebetteter Systeme an Bedeutung?

Answer 2

Der Entwicklungsaufwand verlagert sich zunehmend von der Hardware zur Software, da softwarebasierte Ansätze eine höhere Flexibilität und Anpassungsfähigkeit bei Änderungen der Hardware bieten und die steigenden Funktionalitätsanforderungen besser erfüllen können.

Question 3

Wie verbreitet sind eingebettete Systeme in der heutigen Technologie?

Answer 3

Laut einer Studie von 2002 werden etwa 98 % aller programmierbaren CPUs in eingebetteten Systemen verwendet.

Question 4

Welche Herausforderungen müssen Entwickler von eingebetteten Systemen meistern?

Answer 4

Entwickler müssen die steigende Komplexität bewältigen, die durch höhere Funktionalitätsanforderungen, die Verteilung von Rechnerknoten und neue Anforderungen wie die dynamische Rekonfiguration der Software während der Laufzeit entsteht.

Question 5

Welche neuen Anforderungen entstehen durch die Vernetzung eingebetteter Systeme?

Answer 5

Die Vernetzung erfordert eine umsichtige Konzeption, um das Zeitverhalten in einem verteilten, dynamisch konfigurierbaren System vorhersagbar und damit beherrschbar zu machen.

Question 6

Warum sind Abstraktionsmechanismen für eingebettete Systeme wichtig?

Answer 6

Abstraktionsmechanismen sind wichtig, um Hardware und Software zu entkoppeln und die Entwicklung auf der Ebene abstrakter Systemanforderungen zu ermöglichen. Dies macht die Entwicklung flexibler und anpassungsfähiger an verschiedene Hardwareplattformen.

Question 7

Welche interdisziplinären Ansätze sind notwendig, um die Herausforderungen in der Entwicklung eingebetteter Systeme zu bewältigen?

Answer 7

Synergien zwischen Softwaretechnik, formalen Grundlagen der Softwarekonstruktion sowie Elektro- und Regelungstechnik sind notwendig, um die Komplexität zu meistern und die Qualität der Systeme zu gewährleisten.

Question 8

Welche Veränderungen in der Hochschulausbildung schlagen Broy und Pree (2003) vor?

Answer 8

Sie schlagen vor, Software- und Hardwarethemen adäquat in einem Curriculum zu kombinieren und die systematische, möglichst automatisierte Konstruktion von Software für eingebettete Systeme zu fördern.

Question 9

Wie unterscheidet sich die traditionelle Herangehensweise von modernen Ansätzen bei der Entwicklung eingebetteter Systeme?

Answer 9

Die traditionelle Herangehensweise fokussiert sich auf isolierte Kontroll- und Regelungsaufgaben mit optimaler Nutzung der Hardwareressourcen, während moderne Ansätze Softwareabstraktionen nutzen, um die Entwicklung zu rationalisieren und die Softwarequalität zu verbessern.

Question 10

Was ist die langfristige Vision für die Entwicklung eingebetteter Systeme laut Broy und Pree (2003)?

Answer 10

Die Vision ist, von einer hardwarezentrierten Entwicklung zu einer anforderungszentrierten Entwicklung überzugehen, unterstützt durch intensive Forschung und eine angepasste Hochschulausbildung, die Softwaretechnik und formale Informatik mit Elektro- und Regelungstechnik kombiniert.

Question 11

Was ist ein Echtzeitsystem?

Answer 11

Ein Echtzeitsystem ist ein System, bei dem der Zeitpunkt der Ausgabe bedeutend ist und innerhalb einer definierten Zeitspanne garantiert bearbeitet wird.

Question 12

Was ist ein Echtzeitbetriebssystem?

Answer 12

Ein Echtzeitbetriebssystem ist ein Betriebssystem, das Echtzeitverhalten aufweist und die zeitliche Reihenfolge der Prozesse (Scheduling) besonders berücksichtigt.

Question 13

Welche Anforderungen werden an Echtzeitbetriebssysteme gestellt?

Answer 13

Echtzeitbetriebssysteme müssen deterministisches zeitliches Verhalten, schnelle Reaktion auf Interrupts, Multitaskingfähigkeit, prioritätsgesteuerte Prozesse, effiziente Interprozesskommunikation, Skalierbarkeit, Lastunabhängigkeit, Standardschnittstellen und die Fähigkeit zur Kommunikation mit nicht-echtzeitfähigen Systemen aufweisen.

Question 14

Wie ist das Betriebssystem strukturiert?

Answer 14

Ein Betriebssystem ist in mehrere Schichten eingeteilt: der Kernel, grundlegende I/O-Dienste, Kommunikations- und Netzwerkdienste sowie weitere Schichten je nach Anforderung.

Question 15

Welche Aufgaben erfüllt ein Betriebssystem?

Answer 15

Ein Betriebssystem verwaltet Hardware- und Software-Betriebsmittel, Prozesse, ermöglicht den Aufruf von Systemprogrammen und stellt Programmierschnittstellen bereit.

Question 16

Worin unterscheiden sich Echtzeitbetriebssysteme von normalen Betriebssystemen?

Answer 16

Echtzeitbetriebssysteme gewährleisten die Reaktionszeiten des Gesamtsystems und haben oft keine komplexe Dateiverwaltung. Sie benötigen genaue Prozessmanagementsysteme.

Question 17

Welche Prozesszustände gibt es?

Answer 17

Prozesszustände sind: generiert, bereit/lauffähig, aktiv, blockiert/suspendiert, terminiert.

Question 18

Was versteht man unter Scheduling?

Answer 18

Scheduling ist die Zuordnung einer Ausführungsreihenfolge zu einer gegebenen Menge von Prozessen/Tasks, um die Zeitbedingungen aller Tasks zu erfüllen.

Question 19

Welche Eigenschaften sollte ein Scheduler haben?

Answer 19

Ein Scheduler sollte Fairness, Effizienz, kurze Antwortzeiten, geringe Verweilzeiten, hohen Durchsatz und Terminerfüllung gewährleisten.

Question 20

Was ist der Unterschied zwischen kooperativem und verdrängendem Multitasking?

Answer 20

Kooperatives Multitasking gibt die CPU freiwillig frei, verdrängendes Multitasking entzieht die CPU einem laufenden Prozess bei Bedarf.

Question 21

Nenne einige Scheduling-Strategien.

Answer 21

Strategien sind First Come, First Served (FCFS), Round Robin (Zeitscheiben-Verfahren), Prioritätssteuerung und dynamische Prioritätsvergabe.

Question 22

Was ist VxWorks?

Answer 22

VxWorks ist ein Echtzeitbetriebssystem für Steuerungs- und Datenerfassungszwecke, das in eingebetteten Systemen verwendet wird, z.B. bei der US-amerikanischen Pathfinder-Mission zum Mars.

Question 23

Welche Eigenschaften hat VxWorks?

Answer 23

VxWorks bietet Multiprozessorfähigkeit, Shared Memory, VME-Bus-Unterstützung, Message Queues und dynamisches Linking von Objektdateien.

Question 24

Was ist der „Wind“-Kernel in VxWorks?

Answer 24

Der „Wind“-Kernel ist die Basis von VxWorks und stellt eine Multitasking-Umgebung sowie Mechanismen zur Interprozess-Kommunikation und Synchronisation bereit.

Question 25

Was ist der POSIX-Standard?

Answer 25

POSIX ist ein Standard, der die Portabilität von Applikationen auf Quellcodeebene durch eindeutige Schnittstellen gewährleistet. POSIX 1003.1b umfasst echtzeitspezifische sowie I/O-Erweiterungen.

Question 26

Was ist ein Echtzeitsystem?

Answer 26

Echtzeitsysteme sind Systeme, die korrekte Reaktionen innerhalb einer definierten
Zeitspanne produzieren müssen. Man spricht hier von dem Einhalten
einer Echtzeitbedingung. Wir unterscheiden dabei zwischen harten
und weichen Echtzeitbedingungen.

Question 27

Was ist eine harte und was eine weiche Echtzeitbedingung?

Answer 27

Unter einer harten Echtzeitbedingung versteht man eine zeitliche Bedingung,
die vom System stets erfüllt werden s muss, da eine auch nur gelegentliche
Verletzung erhebliche Folgen nach sich ziehen würde. In weichen
Echtzeitsystemen ist die Einhaltung solcher Bedingungen zwar wichtig, sie
funktionieren jedoch weiterhin korrekt, wenn diese gelegentlich verletzt
werden.

Question 28

Nennen Sie fünf Anforderungen, die an Echtzeitbetriebssysteme gestellt
werden.

Question 29

Was ist der Unterschied zwischen dem unterbrechenden und dem kooperativen
Scheduling?

Answer 29

Das unterbrechende Scheduling funktioniert wie folgt: Gibt es einen lauffähigen
Task mit einer höheren Priorität als die des eben laufenden Tasks,
so wird diesem die CPU entzogen, und dies, obwohl dieser eventuell noch
nicht vollständig abgearbeitet wurde. Das Gegenteil hiervon ist das kooperative
Scheduling: Hier gibt der Task freiwillig zu einem ihm passenden
Zeitpunkt die CPU wieder ab und ein anderer Task kann diese bei Bedarf
nun benutzen.

Question 31

Nennen Sie vier Anforderungen an das Scheduling.

Answer 31

Ein Scheduler sollte folgende Eigenschaften erfüllen: Fairness, Effizienz,
kurze Antwortzeit, geringe Verweilzeit, hoher Durchsatz und akkurate Terminerfüllung.

Question 32

Warum sind spezielle Vorgehensweisen bei der Entwicklung von Softwaresystemen notwendig?

Answer 32

Bei der Entwicklung von Softwaresystemen sind spezielle Vorgehensweisen notwendig, da sie über die Standardtechniken des Projektmanagements hinausgehen und eine strukturierte und steuerbare Durchführung ermöglichen. Dies schließt auch die systematische Aufwandsschätzung und die Definition von Entwicklungsphasen ein.

Question 33

Nennen Sie Beispiele für Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung.

Answer 33

Beispiele für Vorgehensmodelle sind das Wasserfall-Modell, das allgemeine V-Modell, das spezielle V-Modell, der Rational Unified Process (RUP) und Extreme Programming (XP).

Question 34

Was ist ein signifikanter Nachteil des Wasserfall-Modells?

Answer 34

Ein signifikanter Nachteil des Wasserfall-Modells ist, dass das Testen als einmalige Aktion am Ende des Entwicklungsprojekts vor der Inbetriebnahme betrachtet wird, was besonders bei sicherheitskritischen eingebetteten Systemen problematisch ist.

Question 35

Was kennzeichnet das allgemeine V-Modell von Boehm?

Answer 35

Das allgemeine V-Modell von Boehm trennt konstruktive Aktivitäten von prüfenden Aktivitäten, wobei die Namensgebung aufgrund der V-Form der Aktivitäten erfolgt. Konstruktive Aktivitäten finden sich auf dem linken, absteigenden Ast, und die Testaktivitäten auf dem rechten, aufsteigenden Ast des V.

Question 36

Welche Ebenen behandelt das spezielle V-Modell des Bundes und der Länder?

Answer 36

Das spezielle V-Modell behandelt folgende Ebenen:

1. Vorgehensweise („Was ist zu tun?“)
2. Methoden („Wie ist etwas zu tun?“)
3. Werkzeuganforderungen („Womit ist etwas zu tun?“)

Question 37

Warum ist die Aufwandsschätzung in Softwareprojekten wichtig?

Answer 37

Die Aufwandsschätzung ist wichtig, um die zur Projektdurchführung benötigten Kapazitäten zu schätzen und die Projektkosten vor dem Projektstart bestimmen zu können. Sie hilft dabei, genaue Vorhersagen zu treffen und Ressourcen effizient zu planen.

Question 38

Welche Methoden zur Aufwandsschätzung gibt es?

Answer 38

Es gibt vier Hauptkategorien von Methoden zur Aufwandsschätzung:

• Expertenbefragungen
• Vergleichsmethoden
• Kennzahlenmethoden
• Algorithmische Methoden

Question 39

Was sind die gängigsten Durchführungsarten von Expertenbefragungen?

Answer 39

Die gängigsten Durchführungsarten von Expertenbefragungen sind Einzelschätzung, Mehrfachbefragung, Delphi-Methode und Schätzklausur.

Question 40

Was ist der Vorteil von Vergleichsmethoden in der Aufwandsschätzung?

Answer 40

Der Vorteil von Vergleichsmethoden liegt in der Möglichkeit, sie bereits in der Frühphase eines Projekts einsetzen zu können, indem Erfahrungswerte abgeschlossener Entwicklungen unter Verwendung von Vergleichskriterien genutzt werden.

Question 41

Wie funktionieren Kennzahlenmethoden?

Answer 41

Kennzahlenmethoden beruhen auf dem systematischen Sammeln von projekt- bzw. produktspezifischen Messdaten von vergangenen Projekten, um daraus Kennzahlen abzuleiten, die zur Bewertung von Schätzgrößen des bevorstehenden Projekts verwendet werden.

Question 42

Was sind algorithmische Schätzverfahren und welche sind die bekanntesten Vertreter?

Answer 42

Algorithmische Schätzverfahren berechnen den Aufwand mithilfe mathematischer Formeln, die aus der statistischen Analyse historischer Daten entstanden sind. Die bekanntesten Vertreter sind CoCoMo und Function Point.

Question 43

Welche Veränderungen in der Software-Entwicklung berücksichtigt CoCoMo 2?

Answer 43

CoCoMo 2 berücksichtigt Veränderungen wie die objektorientierte Entwicklung, Client/Server-Systeme, Wiederverwendung von Systemteilen, Verwendung von CASE-Tools und die Entwicklung von Prototypen.

Question 44

Welche Neuerungen hat die IFPUG in die Function-Point-Methode integriert?

Answer 44

Die IFPUG hat die Function-Point-Methode durch Standardisierung, Verbesserung und Anpassung an die sich ändernde Software-Landschaft weiterentwickelt, insbesondere durch die Veränderung von Einflussfaktoren, um die Methode an objektorientierte Projekte anzupassen.

Question 45

Was sind Object-Points und welche Zählobjekte werden verwendet?

Answer 45

Object-Points sind eine Variante der Function-Point-Vorgehensweise zur Schätzung von objektorientierten Projekten. Die Zählobjekte umfassen Masken, Druckausgaben, Datentransfer und Verarbeitungsfunktionen.

Question 46

Was ist die Data-Points-Methode und wer hat sie entwickelt?

Answer 46

Die Data-Points-Methode wurde von H. Sneed entwickelt und basiert auf der Zählung von Data-Points für Objekte, Attribute, Nachrichten und Datensichten, die mit Qualitätsfaktoren multipliziert werden, um den Aufwand zu schätzen.

Question 47

Welche Vorgehensmodelle kennen Sie?

Answer 47

Unter anderem gibt es folgende Vorgehensmodelle: V-Modell, Wasserfallmodell,
Rapid Prototyping, Spiralmodell und agile Prozesse wie zum Beispiel
Extreme Programming.

Question 48

Welche Möglichkeiten gibt es, zum Projektbeginn den Aufwand der
Entwicklung abzuschätzen?

Answer 48

Unter anderem gibt es folgende Möglichkeiten, um zum Projektbeginn
den Aufwand der Entwicklung abzuschätzen: Function Points, CoCoMo,
Prozentsatzmethode, Analogiemethode, Expertenschätzung und Schätzklausur.

Question 49

Warum ist das V-Modell besonders als Vorgehensmodell für die
Entwicklung eingebetteter Systeme geeignet?

Answer 49

Das V-Modell ist besonders als Vorgehensmodell für die Entwicklung eingebetteter
Systeme geeignet, da es ein hohes Maß an Qualitätssicherung
vorschreibt, so zum Beispiel durch:
– die obligatorische formale Vorgehensweise
– die Erstellung zahlreicher Zwischenergebnisse (Dokumente usw.)
– Testaktivitäten auf verschiedenen Entwicklungsstufen
– ein eigenes Submodul zur Qualitätssicherung (QS)

Question 50

Erklären Sie das Submodell SE des V-Modells so prägnant wie möglich in
einem kurzen Satz.

Answer 50

Submodell SE des V-Modells = erweitertes Wasserfallmodell + Qualitätssicherung.

Question 51

Welche Kritikpunkte könnte man bei CoCoMo anbringen?

Answer 51

Folgende Kritikpunkte könnte man bei CoCoMo identifizieren:
– Es basiert auf der Anzahl der Programmzeilen im noch zu erstellenden
Quellcode. Dieser Wert ist vor der tatsächlichen Implementierung a
priori sehr schlecht schätzbar.
– Der Umfang der Programmzeilen hängt ggf. von der verwendeten
Programmiersprache sowie vom persönlichen Programmierstil des
Softwareentwicklers ab.
– Die zur Berechnung des Aufwands verwendeten Konstanten sind
nicht allgemeingültig und müssen ggf. auf ein bestimmtes Szenario
bzw. Unternehmen erst angepasst werden.
– Die Kosteneinflussfaktoren sind möglicherweise weder passend noch
vollständig für ein bestimmtes Szenario bzw. Unternehmen.
– Die statistische Basis der empirischen Analyse von Barry Boehm war
sehr gering (etwa 60 Projekte).