Vorlesung 9

Question 1

Aufgabe der Rechnereinheit

Answer 1

Informationsaustausch zwischen Sensoren, Prozessrechner und Aktoren

Gewinnung von Informationen aus (verrauschten) Messwerten

Verbesserung der Datenqualität und Aufbereitung von Signalen

Question 2

Umwandlung analoges in digitales Signal

Answer 2

periodische Abtastung

Diskretisierung

Question 3

Signal für verschiedene Abtastraten

Answer 3

Folie 6

Question 4

Filtertypen

Answer 4

Tiefpass — unterdrückt Frequenzen > w1, typische Anwendung als Anti-Aliasing-Filter

Hochpass — unterdrückt Frequenzen < w2, typische Anwendung zur Unterdrückung von Gleichspannung

Bandpass — lässt ein Frequenzband durch [w1,w2], typische Anwendung zur Selektion eines Radionutzsignals

Bandsperre — sperrt ein Frequenzband [w1,w2], typische Anwendung als Unterdrückung von Netzbrummen

Question 5

Standardregelkreis

Answer 5

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Question 6

Regelungskenngrößen

Answer 6

Seite 12 PDF

Empfindlichkeit, Messbereich, Messgenauigkeit

Question 7

Wann ist ein System echtzeitfähig?

Answer 7

Wenn es in der Lage ist, unabhängig von Art und Umfang des gerade bearbeiteten Problems auf ein zu beliebiger Zeit auftretendes äußeres Ereignis höherer Dringlichkeit spätestens nach Ablauf einer angebbaren maximalen Reaktionszeit t_R,max in programmierbarer Weise zu reagieren.

Question 8

Welche Arten von Echtzeit gibt es?

Answer 8

Harte Echtzeit: Die Terminverletzung kann katastrophale Auswirkungen haben, z.B. bei Flug-Regelungssystemen

Starke Echtzeit: Die Terminverletzung ist nicht gravierend, aber das verspätete Resultat wertlos (z.B. online Reservierungssystem)

Weiche Echtzeit: Der Nutzen des Resultates nimmt nach der verpassten Deadline qualitativ ab, z.B. Multimedia Anwendung

Question 9

Vor- und Nachteile von programmgesteuerter Abfrage

Answer 9

+ Die Reaktionsprogramme unterbrechen einander nicht. Man benötigt daher keine Synchronisationsmittel

• Die Reaktionszeit t_R ist ohne genaue Kenntnis und korrekte Funktion aller Reaktiosprogramme nicht bestimmbar und häufig relativ groß. Ein fehlerhaftes Reaktionsprogramm kann zum Totalausfall führen.
• sehr schlechte Ausnutzung der Rechnerressourcen. Es gibt keine Restkapazität des Prozessors, die man nutzen könnte.

Question 10

Vor- und Nachteile von zeitinterruptgesteuerter Abfrage

Answer 10

+ die Restkapazität des Prozessors ist in Grenzen nutzbar. Es kann Programmcode unterhalb des Interrupt-Mechanismus ausgeführt werden.

• Die Reaktionszeit t_R schwankt, je nach relativer Lage zum Interrupt-Zeittakt.

Question 11

Vor- und Nachteile von Prioritätsinterruptsystem

Answer 11

+ schnellstmögliche Interruptreaktionen, kleinstmögliche Zeit t_R (kleine Varianz)

+ bessere Verkapselung der Ereignisbehandlung

• Die Reaktionsprogramme können einander unterbrechen. Dies erfordert Synchronisationsmittel, andernfalls besteht die Gefahr für sporadische Fehler und inkonsistente Daten, wenn dieselben Daten in mehreren Reaktionsprogrammen genutzt werden können.

Question 12

Welche Arten von Betriebssystemen gibt es und was für Eigenschaften haben sie?

Answer 12

Kooperatives Betriebssystem (BS):
keine Unterbrechung von Tasks, Prozesse müssen Rechenzeit aktiv abgeben, Blockierung des Systems möglich

Präemptives BS:
Tasks können von höherprioren Tasks unterbrochen werden, Systemfunktionen haben höchste Priorität und sind nicht unterbrechbar

Präemptibles BS:
Systemfunktionen werden als Tasks ausgeführt und sind unterbrechbar