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Embedded Systems > Introduction to embedded systems > Flashcards

Introduction to embedded systems Flashcards

1
Q

Was sind eingebettete Echtzeitsysteme?

A

Computer, deren Aufgabe nicht in erster Linie die Verarbeitung von Informationen, sondern vielmehr die Interaktion mit physikalischen Prozessen ist.

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Q

Nennen Sie Beispiele für eingebettete Echtzeitsysteme.

A
  • Kfz-Steuergeräte
  • Luftfahrtelektronik
  • Medizinische Geräte
  • Industrielle Steuerung
  • Energiemanagement und -einsparung
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3
Q

Wann ist ein Computer System “Real-Time”?

A

Ein Echtzeit-Computersystem ist ein Computersystem, 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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4
Q

Was ist eine Deadline und wie wird sie festgelegt?

A
  • Eine Deadline ist der Zeitpunkt, zu dem die Ergebnisse vorgelegt werden müssen
  • Die Deadline wird von der Umgebung des Echtzeit Systems festgelegt bzw. vorgeschrieben
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5
Q

Was sind die Komponenten eines Echtzeitsystems?

A
  • Operator (Operator Cluster)
  • Man-Machine Interface
  • Real-Time Computer System (Computational Cluster)
  • Instumentation Interface (Controlled Cluster)
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6
Q

Was sind die Eigenschaften (Characteristics) eines Echtzeitsystems?

A
  • Computational Systems
  • Integral with physical processes
  • Reactive
  • Heterogeneous
  • Networked
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7
Q

Was sind funktionale Anforderungen eines Echtzeitsystems?

A
  • Data Collection
  • Signal Conditioning
  • Alarm Monitoring
  • Direct Digital Control
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8
Q

Was ist Data Collection?

A
  • Datenerhebung
  • Beobachtung von Echtzeit-Entitäten in kontrollierten Clustern
  • Einrichtung einer Echtzeit-Datenbank mit gesammelten Beobachtungen
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9
Q

Was ist Signal Conditioning?

A
  • Signalaufbereitung
  • Gewinnung aussagekräftiger Messdaten aus den Sensor Rohdaten
  • Mittelwertbildung, Kalibrierung von Messungen
  • Berücksichtigung von Zusammenhängen von Echtzeiteinheiten
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10
Q

Was ist Alarm Monitoring?

A
  • Alarm Überwachung
  • Kontinuierliche Überwachung von Echtzeit-Einheiten
  • Identifizierung von Primärereignissen und Sekundäralarmen
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11
Q

Was ist Direct Digital Control?

A
  • Direkte Digitale Steuerung
  • Berechnung von Sollwerten für Stellglieder
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12
Q

Wozu dient der Steuerungsprozess?

A

Der Steuerungsprozess bewirkt, dass eine Systemvariable einen gewünschten Wert annimmt

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13
Q

Was ist ein Steuerungssystem?

A

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

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14
Q

Welche Bestandteile hat ein Steuerungssystem?

A
  • System, 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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15
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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16
Q

Was bewirkt Jitter?

A
  • Bringt zusätzliche Unregelmäßigkeiten in den Control loop -> Wirkt sich nachteilig auf die Qualität der Steuerung aus
  • Bringt Ungewissheit über den Zeitpunkt, wann die Real-Time Entity beobachtet wurde
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17
Q

Welche Deadline Arten gibt es?

A
  • Soft Deadline
  • Firm Deadline
  • Hard Deadline
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18
Q

Was ist eine Soft Deadline?

A
  • Ergebnis ist auch nach Ablauf der Deadline noch brauchbar
  • Beispiele: Multimediasysteme, User Interfaces oder Bankautomaten
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19
Q

Was ist eine Firm Deadline?

A
  • Ergebnis hat nach Ablauf der Deadline keinen Nutzen mehr
  • Beispiele: Abspielen von Musik oder Video
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20
Q

Was ist eine Hard Deadline?

A
  • Nach Ablauf der Deadline könnte eine Katastrophe passieren
  • Beispiele: Bremssytem im Auto, Airbag, Autopilot im Flugzeug
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21
Q

Was bezeichnet man als ein hartes Echtzeitsystem?

A

Ein Real-Time Computersystem, das mindestens eine harte Deadline einhalten muss

22
Q

Wie lauten die Anforderungen an die Zuverlässigkeit eines Echtzeitsystems?

A
  • Verlässlichkeit (Reliability)
  • Sicherheit (Safety)
  • Instandhaltbarkeit (Maintainability)
  • Verfügbarkeit (Availabilty)
23
Q

Was ist Verlässlichkeit?

A
  • Eine Anforderung and die Zuverlässigkeit eines Echtzeitsystems
  • Wahrscheinlichkeit, dass ein System die angegebene Leistung bis zum Zeitpunkt t erbringt, vorausgesetzt, dass System war zu t=t0 betriebsbereit
24
Q

Was ist Sicherheit?

A
  • Eine Anforderung an die Zuverlässigkeit eines Echtzeitsystems
  • Zuverlässigkeit in Bezug auf kritische Fehlerarten (Beispiele: Safety Integrity Levels, ASIL Level, Rics Class)
25
Q

Welche Avionic Critical Levels gibt es?

A
  • A: Katastrophal
  • B: Gefährlich
  • C: Groß
  • D: Klein
  • E: Kein Effekt
26
Q

Was ist Instandhaltbarkeit?

A
  • Eine Anforderung an die Zuverlässigkeit eines Echtzeitsystems
  • Zeit, die benötigt wird, um ein System zu reparieren, nachdem ein Fehler aufgetreten ist
27
Q

Was ist Verfügbarkeit?

A

Maß für die Erbringung einer korrekten Dienstleistung in Bezug auf Abwechslung von richtiger und falscher Dienstleistung

28
Q

Auf welche zwei Basen kann man ein Echtzeitsystem klassifizieren?

A
  • Basis der externen Anforderungen
  • Basis der Implementierung
29
Q

Was gehört zur Basis der externen Anforderungen?

A
  • Hard Real-Time vs. Soft Real-Time
  • Fail-Safe vs. Fail-operational
30
Q

Was gehört zur Basis der Implementierung?

A
  • Guaranteed Timeliness vs. Best Efford
  • Resource Adequancy - ja oder nein
  • Event-Triggered vs. Time-Triggered
31
Q

Was ist ein Fail-Safe System?

A
  • Ein System ist ausfallsicher, wenn es in der Umgebung einen safe state gibt, der im Falle eines Systemausfalles erreicht werden kann
  • Bei einem ausfallsicheren System muss der Computer über eine hohe Fehlererkennungsrate verfügen
  • Fail Safeness ist ein Merkmal der Anwendung, nicht des Computersystems
32
Q

Was ist ein Fail-operational System?

A
  • Ein System ist fail-operational, wenn es keinen safe state gibt, der bei einem Systemausfall erreicht werden kann
  • Bei fail-operational Systemen muss das Computersystem auch nach dem Auftreten eines Fehlers ein Mindestmaß an Leistung erbringen
33
Q

Was bedeutet Guaranteed Timeliness?

A
  • Eine Systemimplementierung bietet garantierte Pünktlichkeit, wenn innerhalb der spezifizierten Load- und Fault-Hypothese die zeitliche Korrektheit durch analytische Argumente nachgewiesen werden kann
  • Es müssen ausreichend rechnerische Ressourcen für den specific peak load und fault Szenarios vorhanden sein
34
Q

Was bedeutet Best Efford?

A
  • Eine Systemimplementierung ist bestmöglich, wenn die zeitliche Korrektheit nicht analytisch belegt werden kann
  • Die zeitliche Verifikation von Best-Efford-Systemen stützt sich auf Wahrscheinlichkeitsargumente, auch bei vorgegebener Load- und Fault-Hypothese
35
Q

Sollten harte Echtzeitsysteme auf Guaranteed Timeliness oder Best Efford basieren?

A

Harte Echtzeitsysteme sollten auf Guaranteed Timeliness basieren

36
Q

Was ist ein rare event und welche Auswirkungen hat es?

A
  • Ist ein wichtiges Event, welches sehr unregelmäßig während der Lebenszeit eines Systems auftritt
  • Kann zu vielen zusammenhängenden Serviceanfragen führen
  • 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
37
Q

Was ist ein state?

A

Ein state ist ein Zustand, der für ein real-time Intervall bestehen bleibt

38
Q

Was ist ein Event?

A
  • Ist ein Ergebnis zu einem bestimmten Zeitpunkt
  • Nur die Konsequenzen eines Events können beobachtet werden
39
Q

Was ist eine state Information?

A

Informiert über die Eigenschaften von Zuständen zum Zeitpunkt der Beobachtung (selbst ein event)

40
Q

Was ist eine event Information?

A

Informiert über den Unterschied in den Eigenschaften der Zustände unmittelbar vor und nach dem Eintreten des Ereignisses und eine Schätzung des Zeitpunktes des Eintretens des Ereignisses

41
Q

Was ist ein Trigger?

A

Ein Steuersignal für Aktivitäten, zum Beispiel senden und empfangen von Nachrichten

42
Q

Wann ist ein System Time-Triggered?

A
  • Ein Echtzeitsystem ist zeitgesteuert, wenn Steuersignale/Trigger aus der (globalen) Zeit abgeleitet werden
  • Beispiel: Busfahrplan
43
Q

Wann ist ein System Event-Triggered?

A
  • Ein Echtzeitsystem ist ereignisgesteuert, wenn die Steuersignale aus Ereignissen abgeleitet werden
  • Beispiel: Anruf bei Taxiunternehmen
44
Q

Wie lauten die zeitlichen Anforderungen eines Echtzeitsystems?

A
  • Temporal accuracy of real-time data
  • Maximum response time
  • Predictability
45
Q

Was bedeutet Temporal accuracy of real-time data?

A

Die Datenelemente, die dem Operator angezeigt werden, müssen zeitlich genau sein

46
Q

Was bedeutet Maximum response time?

A

Das maximale real-time Intervall zwischen einem Reiz und der Reaktion muss bekannt und begrenzt sein

47
Q

Was bedeutet Predictability?

A

Das zeitliche Verhalten muss vorhersehbar sein, selbst bei einem seltenen Ereignis

48
Q

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

A

Sie gibt die längste Zeit an, die ein Programm auf einer bestimmten Plattform zur Ausführung benötigen kann

49
Q

Wozu dient das Control Schema und welche gibt es bei Echtzeitsystemen?

A
  • Das Control Schema bestimmt, zu welchem Zeitpunkt die Ausführung einer ausgewählten Aktion beginnt
  • Logical Control
  • Temporal Control
50
Q

Was ist ein Logical Control Schema?

A

Das Logical Control Schema befasst sich mit dem Kontrollfluss innerhalb einer Aufgabe, um die angegebene Datentransformation zu realisieren

51
Q

Was ist ein Temporal Control Schema?

A
  • Dem Temporal Control Schema geht es um den Zeitpunkt, zu dem eine Aufgabe gestartet werden soll oder wann sie von einer dringlicheren Aufgabe verdrängt werden kann
  • Eng verwandt mit Scheduling
52
Q

Was sind Merkmale für distributed Echtzeitsysteme?

A
  • Mass Production
  • Static Structure
  • Minimal Man-Machine Interface
  • Minimization of Mechanical Subsystems
  • Maintenance Strategy
  • Ratio of development cost and production cost

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