Detail předmětu
Real-time operační systémy (v angličtině)
FIT-ROSaAk. rok: 2018/2019
Studie konceptů, technik a standardů pro vestavěné operační systémy včetně vestavěných operačních systémů reálného času. Předmět pokrývá následující problematiku. Základní koncepty reálného času. Specifikace, verifikace a návrh systémů reálného času. Jádra. Komunikace a synchronizace. Správa paměti. Analýza a optimalizace výkonnosti. Fronty. Spolehlivost a odolnost proti poruchám. Multiprocesorové systémy. Integrace hardware a software. Studie operačních systémů.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Nabízen zahraničním studentům
Výsledky učení předmětu
Teoretické a praktická orientace v oblasti vývojového cyklu aplikací pracujících v reálném čase, schopnost navrhovat aplikace založené na real-time operačních systémech.
Prerekvizity
Způsob a kritéria hodnocení
- Zpracování 4 úloh s obhajobou a odevzdáním do IS v daném termínu (až 12 bodů, z toho: 6 bodů za funkčnost řešení, 3 body za kvalitu zpracování, 3 body za kvalitu obhajoby řešení)
- Půlsemestrální písemný test (až 15 bodů)
- Vypracování projektu s obhajobou a odevzdáním do IS v daném termínu (až 18 bodů, z toho: 9 bodů za funkčnost řešení, 5 body za kvalitu zpracování, 4 body za kvalitu obhajoby řešení)
- Veškeré úkoly musí být odevzdány v rámci stanovených termínů; pozdní odevzdání úkolů je hodnoceno 0 body
Podmínky zápočtu:
Bez podmínek.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
- Kontrolována je účast a aktivita během přednášek, počítačových laboratoří a postup prací na projektu.
- Případné nahrazování zameškané výuky způsobené překážkou ve studiu bude realizováno dle povahy překážky a jí dotčené výuky, např. vypsáním náhradního termínu či zadáním samostatného (domácího) úkolu. Způsob řešení jiného druhu nepřítomnosti zde není upraven, tj. není vyloučen ani garantován.
Doporučená literatura
Cottet, F., Delacroix, J., Kaiser, C., Mammeri, Z.: Scheduling in Real-Time Systems. John Wiley & Sons, 2002, 266 p., ISBN 0-470-84766-2.
Cheng, A. M. K.: Real-Time Systems: Scheduling, Analysis, and Verification. Wiley, 2002, 552 p., ISBN 0-471-18406-3.
Joseph, M.: Real-Time Systems Specification, Verification and Analysis. Prentice Hall, 1996, p. 278, ISBN 0-13-455297-0.
Kopetz, H.: Real-Time Systems, Design Principles for Distributed Embedded Applications. Springer, 2011, 378 p., ISBN 978-1-4419-8236-0.
Krishna, C. M., Shin, K. G.: Real-Time Systems. McGraw-Hill, 1997, 448 s., ISBN 0-07-114243-6.
Labrosse, J. J.: MicroC OS II: The Real Time Kernel. Newnes, 2nd ed., 2002, 648 p., ISBN 978-1578201037.
Laplante, P. A.: Real-Time Systems Design and Analysis. Wiley-IEEE Press, 2004, 528 p., ISBN 0-471-22855-9.
Levi, S. T., Agrawala, A. K.: Real-Time System Design. McGraw-Hill, 1990, 299 s., ISBN 0-07037-491-0.
Li, Q., Yao, C.: Real-Time Concepts for Embedded Systems. CMP Books, 1st Edition, 2003, 294 s., ISBN 1-57820-124-1.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program IT-MGR-2 magisterský navazující
obor MMI , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
obor MBI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný - Program IT-MGR-1H magisterský navazující
obor MGH , 0 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
- Program IT-MGR-2 magisterský navazující
obor MSK , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
obor MMM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MBS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MPV , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MIS , 2 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MGM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný - Program IT-MGR-2 magisterský navazující
obor MGMe , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Vymezení základních pojmů souvisejících se systémy pracujícími v reálném čase (RT), motivace.
- Úvod ke specifikaci a verifikaci RT systémů.
- Architektury jader RT systémů - typické vlastnosti, problémy a principy srovnání výkonnosti.
- Časové analýzy RT jader, principy analýz dob odezev jednotlivých typů RT jader.
- Přehled a vlastnosti běžných rozhraní a plánovacích mechanismů v (RT)OS, prioritních plánovačů, POSIX 1003.1b.
- Případové studie: uC/OS-II, uC/OS-III, FreeRTOS.
- Případové studie: MQX, Autosar-OSEK/VDX, QNX.
- Model RT úloh a úvod k plánování množin RT úloh. Problém plánovatelnosti množin RT úloh.
- Plánování množin nezávislých periodických RT úloh s pevnými a dynamickými prioritami v jednoprocesorovém prostředí: RM, DM, EDF, LL.
- Mechanismy společného plánování periodických, sporadických a aperiodických RT úloh s využitím serverů úloh.
- Plánování závislých RT úloh přiřazováním priorit v jednoprocesorovém prostředí, prevence inverze priorit, blokování a uváznutí pomocí protokolů přístupu k prostředkům: PIP, HLP, PCP, SRP, TBS, CBS.
- Mechanismy plánování RT úloh při přetížení RT systému: Dover, RED, LBESA, DASA.
- Plánování RT úloh ve víceprocesorovém prostředí (anomálie, RMNF, RMFF, RMBF, RMST, RMGT), pro zvýšení spolehlivosti RT systému a pro nízký příkon (DVS, DPM).
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
- Specifikace a verifikace jednoduchého RT systému pomocí nástroje UPPAAL.
- Návrh a implementace jednoduché RT aplikace pomocí API z uC/OS-II, FreeRTOS, MQX, popř. QNX/Neutrino či POSIX 1003.1b.
- Porovnání vlastností jednotlivých RTOS jader (uC/OS-II, FreeRTOS, MQX).
- Seznámení se s nástroji Timestool a Cheddar pro základní modelování a analýzu RT aplikací popsaných množinou RT úloh s parametry.
- Využití nástrojů TimesTool, Cheddar a jader uC/OS-II, FreeRTOS, MQX k pokročilým analýzám (např. zkoumání vlastností protokolů přístupu k prostředkům a mechanismů plánování při přetížení, ve víceprocesorových či nízkopříkonových podmínkách).
Projekt
Vyučující / Lektor
Osnova
- Individuální nebo skupinový projekt.