Real-time and Safety-critical Systems

.................  MÉG szerkesztés alatt ..................

1. Real-time systems (3 hours theory/):

Aim: Introduction to the special problems of embedded systems

What is a real-time system? Difference between hard and soft real-time systems. Handling the failure in real-time systems (fail-safe and fail operational modes).

2. Ütemezés (3 óra elmélet/előadás + 2 óra számítási gyakorlat):

Célkitűzés: real-time rendszerekben alkalmazott prioritásos szoftverstruktúrák elemzése, ütemezési algoritmusok bemutatása és ütemezhetőségi analízis begyakoroltatása.

Real-time rendszerek modellezése, taszkok állapotai, ütemezhetőségi analízis (Deadline Monotonic Analysis), Earliest Deadline First és a Least Laxity First algoritmusok, prioritásinverzió és ennek elkerülése, pillanatnyi prioritás öröklés, prioritás felső határ protokoll.

3. Óraszinkronizálás (2 óra elmélet/előadás + 1 óra számítási gyakorlat):

Célkitűzés: annak bemutatása, hogy elosztott RT rendszerekben az idő kezelése kritikus (különböző csomópontoknál keletkező események előidejűségének megállapítása, egyidejű mintavétel vagy beavatkozás). Lokális órák együttjárásának vagy a globális idővel való egyezésének biztosítására szolgáló módszerek megismertetése.

Időreprezentáció, időkezelés. Referenciaóra, helyes óra, pontos óra definiálása. Órák hibájának modellezése ofszettel és óradrifttel. Időtartam mérése esetén jelentkező hibák. Óraszinkronizációs algoritmusok: központi órarendszerek, központilag felügyelt órarendszerek, elosztott órarendszerek.

4. Memóriamenedzsment (1 óra elmélet/előadás):

Célktűzés: a különböző memóriakezelési módszerek analízise valósidejű rendszerek követelményeinek szempontjából.

Statikus, stack, heap memóriakezelés elemzése.

5. Real-time futtatórendszerek, kernelek, operációs rendszerek (5 óra elmélet/előadás + 1 óra demonstráció):

Célkitűzés: a valósidejű beágyazott rendszerekben alkalmazott operációs rendszerek áttekintése.

Beágyazott real-time operációs rendszerek összehasonlítása, egy-egy RTOS részletes vizsgálata (uCOs, eCos, TinyOS stb).

6. Biztonságkritikus rendszerek alapfogalmai (3 óra elmélet/előadás):

Célkitűzés: a rendszer- és szoftverbiztonság koncepciójának bemutatása.

Baleset, kockázat, biztonság fogalma. A megbízhatóság, rendelkezésre állás és a biztonság kapcsolatának bemutatása, kritériumok és mérőszámok hozzárendelése (megbízhatóság, rendelkezésre állás, készenlét, MTFF, MTTF, MTTR). Az előírt biztonságintegritási szintek és a (szabványok szerinti) tervezési folyamat kapcsolata.

7. Biztonságkritikus rendszerek architektúrája (3 óra elmélet/előadás):

Célkitűzés: az architektúratervezés alapelveinek és tipikus megoldásainak bemutatása.

A biztonságos működés általános feltételei hibák bekövetkezése esetén. A többcsatornás működés mint tipikus megvalósítás. Tervezési minták bemutatása (biztonsági mag, redundancia, szoftver architektúrák).

8. Biztonsági és megbízhatósági analízis (4 óra elmélet/előadás + 1 óra alkalmazási gyakorlat):

Célkitűzés: a veszély- illetve a megbízhatósági analízis módszerek áttekintése, az egyes analízis technikák szerepének és alkalmazási feltételeinek elemzése.

A rendszervizsgálat alapvető módszerei: az analitikus modellezés, szimuláció, illetve mérés sajátosságai. Veszélyanalízis technikák (hibafa, eseményfa, ok-következmény analízis, FMEA, FMECA) és megbízhatósági analízistechnikák (Boole-modellek, kitekintésként sztochasztikus modellek) alkalmazása. Az általános kockázatcsökkentési módszerek áttekintése.

9. Formális verifikáció (2 óra elmélet/előadás + 1 óra demonstráció):

Célkitűzés: a matematikai precizitású, formális módszereken alapuló helyességigazolás demonstrálása.

Specifikáció biztonsági analízisének kritériumai. A modellalapú formális verifikáció bemutatása egy mintapéldán keresztül: időzített automaták (mint viselkedésmodell) és temporális logika (mint követelményleírás) alkalmazása. A korszerű integrált fejlesztőrendszerek lehetőségei: a SCADE tervezői keretrendszer.

10. Tesztelés és diagnosztika (3 óra elmélet/előadás + 1 óra alkalmazási gyakorlat):

Célkitűzés: a szisztematikus tesztelési technikák és stratégiák alkalmazásának bemutatása.