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E-Book

Moderne Realzeitsysteme kompakt

Eine Einführung mit Embedded Linux

AutorJürgen Quade, Michael Mächtel
Verlagdpunkt
Erscheinungsjahr2012
Seitenanzahl284 Seiten
ISBN9783864912177
FormatPDF/ePUB
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis25,99 EUR
Dieses Buch behandelt den Entwurf und die Realisierung von Realzeitsystemen und berücksichtigt dabei die tiefgreifenden Fortschritte der jüngsten Zeit. Anhand zahlreicher Codebeispiele vermitteln die Autoren die nebenläufige Realzeitprogrammierung (Posix) und den Aufbau unterschiedlicher Realzeitarchitekturen auf Basis von Embedded Linux. Sie führen ein in die Terminologie und den Aufbau moderner Realzeitbetriebssysteme, in formale Beschreibungsmethoden sowie in die Grundlagen der Betriebs- und IT-Sicherheit und in den Realzeitnachweis.Ein Buch für Studierende und Praktiker. Hinweis: Dieses E-Book ist nur teilweise mit interaktiven Elementen (aktives Inhaltsverzeichnis, Querverweise) ausgestattet! Wir bieten Ihnen das PDF daher zu einem günstigeren Preis an.

Jürgen Quade studierte Elektrotechnik an der TU München. Danach arbeitete er dort als Assistent am Lehrstuhl für Prozessrechner (heute Lehrstuhl für Realzeit-Computersysteme), promovierte und wechselte später in die Industrie, wo er im Bereich Prozessautomatisierung bei der Softing AG tätig war. Heute ist Jürgen Quade Professor an der Hochschule Niederrhein, wo er u.a. das Labor für Echtzeitsysteme betreut. Seine Schwerpunkte sind Echtzeitsysteme, Embedded Linux, Rechner- und Netzwerksicherheit sowie Open Source. Als Autor ist er vielen Lesern über das dpunkt-Buch 'Linux-Treiber entwickeln' und die regelmäßig erscheinenden Artikel der Serie 'Kern-Technik' im Linux-Magazin bekannt.Michael Mächtel ist Professor für Betriebssysteme an der Hochschule für Technik, Gestaltung und Wirtschaft in Konstanz, wo er u.a. das Labor für Systemsoftware und Realzeitsysteme betreut. Nach dem Studium der Elektrotechnik an der TU München arbeitete er im Bereich Fahrzeugtechnik. In seiner Promotion untersuchte er die Ursachen für Latenzzeiten in Realzeit-Betriebssystemen. Seit mehr als 20 Jahren arbeitet Michael Mächtel sowohl an der Universität als auch in der Wirtschaft im Embedded-System-Umfeld. Seine engeren Fachgebiete sind Betriebssysteme und Systemsoftware, Realzeitsysteme sowie Embedded Systems mit Schwerpunkt Embedded Linux.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
1 Einleitung11
2 Realzeitbetrieb17
2.1 Zentrale Beschreibungsgrößen18
2.1.1 Beschreibungsgrößen des technischen Prozesses18
2.1.2 Beschreibungsgrößen der Rechenprozesse21
2.1.3 Beschreibungsgrößen der Systemsoftware27
2.2 Realzeitbedingungen27
2.2.1 Gleichzeitigkeit und Auslastung28
2.2.2 Rechtzeitigkeit29
2.2.3 Harte und weiche Realzeit30
2.3 Systemaspekte32
2.3.1 Unterbrechbarkeit32
2.3.2 Prioritäten33
2.3.3 Ressourcenmanagement34
3 Systemsoftware43
3.1 Firmware43
3.2 Realzeitbetriebssysteme46
3.2.1 Systemcalls48
3.2.2 Taskmanagement49
3.2.3 Memory Management74
3.2.4 I/O-Management78
3.2.5 Timekeeping (Zeitverwaltung)86
3.2.6 Sonstige Realzeitaspekte92
3.3 Linux94
4 Aspekte der nebenläufigen Realzeitprogrammierung99
4.1 Allgemeines99
4.2 Programmtechnischer Umgang mit Tasks101
4.2.1 Tasks erzeugen101
4.2.2 Tasks beenden104
4.2.3 Tasks parametrieren104
4.3 Schutz kritischer Abschnitte108
4.3.1 Semaphor und Mutex109
4.3.2 Programmtechnische Behandlung der Prioritätsinversion112
4.3.3 Deadlock113
4.3.4 Schreib-/Lese-Locks114
4.3.5 Weitere Schutzmaßnahmen für kritische Abschnitte115
4.3.6 Unterbrechungsmodell117
4.4 Umgang mit Zeiten119
4.4.1 Aktuelle Zeit bestimmen122
4.4.2 Der Zeitvergleich125
4.4.3 Differenzzeitmessung127
4.4.4 Schlafen130
4.4.5 Weckrufe per Timer133
4.5 Inter-Prozess-Kommunikation135
4.5.1 Pipes, Mailbox und Messages135
4.5.2 Shared-Memory139
4.5.3 Sockets142
4.6 Condition-Variable (Events)147
4.7 Signale149
4.8 Peripheriezugriff151
4.9 Bitoperationen159
4.10 Memory Management162
5 Realzeitarchitekturen165
5.1 Realzeitsysteme ohne spezielle Systemsoftware166
5.2 Realzeitsysteme basierend auf einem Standard-OS167
5.3 Threaded Interrupts (Realzeiterweiterungen fürStandardbetriebssysteme)168
5.4 Userland-to-Kernel170
5.5 Realzeitbetriebssystem172
5.6 Realzeitarchitektur auf Multicore-Basis173
5.7 Multikernel-Architektur (RTAI/Xenomai)177
5.8 Besonderheiten beim Entwurf moderner Realzeitsysteme180
6 Safety und Security191
6.1 Grundbegriffe der Betriebssicherheit (Safety)191
6.2 Angriffssicherheit (Security)196
6.2.1 Geräteimmanente Schutzvorrichtungen197
6.2.2 Strukturelle Abwehrmaßnahmen (Security by Structure)206
7 Formale Beschreibungsmethoden im Überblick211
7.1 Daten- und Kontrollflussdiagramm212
7.2 Struktogramme215
7.3 Beschreibung nebenläufiger Prozesse(Petrinetze)217
7.4 Netzwerkanalyse222
7.5 UML225
7.5.1 Strukturdiagramme226
7.5.2 Verhaltensdiagramme228
8 Realzeitnachweis231
8.1 Grundlagen231
8.2 Nachweis ohne Berücksichtigung der Ressourcen234
8.2.1 Prioritätengesteuertes Scheduling234
8.2.2 EDF-Scheduling239
8.3 Nachweis unter Berücksichtigung der Ressourcen246
8.3.1 Berechnung der Blockierzeit246
8.3.2 Schedulingtest256
8.4 Bewertung und weitere Einflussfaktoren261
Bibliographie271
Stichwortverzeichnis273
www.dpunkt.de0

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