Název:

Real-time operační systémy

Zkratka:ROS
Ak.rok:2010/2011
Semestr:zimní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI-volitelný
IT-MGR-2MBS-volitelný
IT-MGR-2MGM-volitelný
IT-MGR-2MGM.-volitelný
IT-MGR-2MIN-volitelný
IT-MGR-2MIN.-volitelný
IT-MGR-2MIS2.volitelný
IT-MGR-2MIS.2.volitelný
IT-MGR-2MMI1.povinně volitelný - skupina O
IT-MGR-2MMM-volitelný
IT-MGR-2MPS2.volitelný
IT-MGR-2MPV-volitelný
IT-MGR-2MSK1.povinně volitelný - skupina N
Vyučovací jazyk:čeština
Informace pro zapsané:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/ROS/private/
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:26001016
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:551501218
Garant:Strnadel Josef, Ing., Ph.D., UPSY
Přednášející:Strnadel Josef, Ing., Ph.D., UPSY
Cvičící:Novotňák Jiří, Ing., UPSY
Slimařík František, Ing., UPSY
Strnadel Josef, Ing., Ph.D., UPSY
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
 
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenta se základními principy v oblasti real-time systémů a obohatit studenta o teoretické znalosti a praktické zkušenosti spojené s vývojovým cyklem vestavěných aplikací založených na real-time operačních systémech.
Anotace:
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.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
Znalost principů operačních systémů (OS): přehled architektur OS, klasifikace OS, znalost struktury jádra OS UNIX a principů volání služeb jádra, shell. Pojmy přepínání kontextu, multitasking. Souborové systémy, správa procesů, virtuální paměť. Znalost programování v jazyce C.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
Teoretický základ z oblasti specifikace/verifikace a praktická znalost operačních systémů pracujících v reálném čase. Po absolvování předmětu studenti budou schopni využít víceúlohové možnosti real-time operačních systémů, porozumí základním principům z oblasti real-time systémů, seznámí se s vlastnostmi, strukturou a konkrétními implementacemi těchto systémů a s faktory, které mají podstatný vliv na vlastnosti těchto systémů.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
Teoretické a praktická orientace v oblasti vývojového cyklu aplikací pracujících v reálném čase, schopnost navrhovat aplikace založené na real-time operačních systémech.
Osnova přednášek:
  1. Úvod do konceptů, technik a standardů pro systémy pracující v reálném čase (RT), motivace.
  2. Úvod ke specifikaci a verifikaci systémů.
  3. Specifikace RT systémů.
  4. Verifikace RT systémů.
  5. Architektury jader RT systémů.
  6. Analýza výkonnosti jednotlivých typů RT jader.
  7. Norma POSIX. Přehled rozhraní POSIX 1003.1b RT operačních systémů (RTOS).
  8. Případové studie: OSEK/VDX, uC/OS-II.
  9. Případové studie: QNX, Windows CE.
  10. Úvod k plánování množin RT úloh.
  11. Plánování množin nezávislých RT úloh se staticky přiřazenými prioritami běžícími v jednoprocesorovém prostředí.
  12. Plánování množin závislých RT úloh s dynamicky přidělovanými prioritami běžícími v jednoprocesorovém prostředí.
  13. Pokročilé mechanismy plánování RT úloh ve víceprocesorovém/distribuovaném/síťovém prostředí, plánování pro zvýšení spolehlivosti, plánování při přetížení systému.
Osnova počítačových cvičení:
  1. Seznámení se s nástrojem UPPAAL pro specifikaci a verifikaci RT systémů, ukázka možností nástroje.
  2. Specifikace a verifikace jednoduchého RT systému pomocí nástroje UPPAAL.
  3. Návrh a implementace jednoduché RT aplikace pomocí rozhraní obsažených v QNX/Neutrino, uC/OS-II a normě POSIX 1003.1b.
  4. Seznámení se z nástroji Timestool a Cheddar pro návrh RT aplikací založených na RTOS.
Osnova ostatní - projekty, práce:
  1. Individuální nebo skupinový projekt.
Literatura referenční:
  1. Abbott, D.: Linux for Embedded and Real-Time Applications. Newnes, 2002, 256 s., ISBN 0-75067-546-2.
  2. Cheng, A. M. K.: Real-Time Systems: Scheduling, Analysis, and Verification. Wiley, 2002, 552 s., ISBN 0-471-18406-3.
  3. Cottet, F., Delacroix, J., Kaiser, C., Mammeri, Z.: Scheduling in Real-Time Systems. John Wiley & Sons, 2002, 266 s., ISBN 0-470-84766-2.
  4. Horovčák, P.: Systémy reálneho času. Elfa, Košice, 2002, 141 s., ISBN 80-89066-29-1 (brož.).
  5. Krishna, C. M., Shin, K. G.: Real-Time Systems. McGraw-Hill, 1997, 448 s., ISBN 0-07-114243-6.
  6. Laplante, P. A.: Real-Time Systems Design and Analysis. Wiley-IEEE Press, 2004, 528 s., ISBN 0-471-22855-9.
  7. Levi, S. T., Agrawala, A. K.: Real-Time System Design. McGraw-Hill, 1990, 299 s., ISBN 0-07037-491-0.
  8. Li, Q., Yao, C.: Real-Time Concepts for Embedded Systems. CMP Books, 1st Edition, 2003, 294 s., ISBN 1-57820-124-1.
  9. Srovnal, V.: Operační systémy pro řízení v reálném čase. VŠB TU, Ostrava, 1. vydání, 2003, 218 s., ISBN 80-248-0503-0 (brož.). 
  10. Strnadel, J.: Studijní opora k předmětu ROS. FIT VUT v Brně, Brno, 2006, 120 s.
Literatura studijní:
  1. Joseph, M.: Real-Time Systems Specification, Verification and Analysis. Prentice Hall, 1996, p. 278, ISBN 0-13-455297-0.
  2. Strnadel, J.: Studijní opora k předmětu ROS. FIT VUT v Brně, Brno, 2006, 120 s.
Kontrolovaná výuka:
Vypracování projektu, výstupy z počítačových laboratorních úloh, půlsemestrální písemný test.
Průběžná kontrola studia:
Půlsemestrální písemný test, zpracování 3 úloh a vypracování projektu v předepsaných termínech.
Podmínky zápočtu:
Bez podmínek.