Název:

Systémy pracující v reálném čase (v angličtině)

Zkratka:RTSa
Ak.rok:2019/2020
Semestr:zimní
Studijní plán:
ProgramObor/
specializace
RočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI-volitelný
IT-MGR-2MBS-volitelný
IT-MGR-2MGM-volitelný
IT-MGR-2MGMe-povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MIN-volitelný
IT-MGR-2MIS2.volitelný
IT-MGR-2MMI-povinně volitelný - skupina O
IT-MGR-2MMM-volitelný
IT-MGR-2MPV-volitelný
IT-MGR-2MSK-povinně volitelný - skupina N
MITAINADE-volitelný
MITAINBIO-volitelný
MITAINCPS-volitelný
MITAINEMB-volitelný
MITAINGRI-volitelný
MITAINHPC-volitelný
MITAINIDE-volitelný
MITAINISD-volitelný
MITAINISY-volitelný
MITAINMAL-volitelný
MITAINMAT-volitelný
MITAINNET-volitelný
MITAINSEC-volitelný
MITAINSEN-volitelný
MITAINSPE-volitelný
MITAINVER-volitelný
MITAINVIZ-volitelný
Vyučovací jazyk:angličtina
Aktuální informace:
This course is instructed in English, and it is intended for incoming Erasmus+ students, too.

Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvič.lab. cvič.poč. cvič.jiná
Rozsah:26001016
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:551501218
Garant:Strnadel Josef, Ing., Ph.D. (UPSY)
Zástupce garanta:Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Přednášející:Strnadel Josef, Ing., Ph.D. (UPSY)
Cvičící:Strnadel Josef, Ing., Ph.D. (UPSY)
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Rozvrh:
DenVýukaTýdenMístnostOdDoPSKSkupiny
ČtpřednáškavýukyL314 14:0015:501EIT 1MIT 2EIT 2MIT INTE xx
 
Cíle předmětu:
  Představit a prověřit pojmy, principy, metody, nástroje a problémy související s vývojem systémů pracujících v reálném čase, od jejich specifikací po jejich nasazení v praxi. Poskytnout studentům teoretické základy a umožnit jim vypořádat se s praktickými inženýrskými problémy z oblasti vývoje systémů pracujících v reálném čase. Podpořit vyučovaná témata případovými studiemi z reálného světa, motivovat studenty k porozumění příčinám problémů a k diskuzi jejich řešení. Vybavit studenty znalostmi, schopnostmi a dovednostmi k vývoji systémů pracujících v reálném čase a umožnit studentům uplatnit nabyté znalosti v rámci specializovaných cvičení a témat projektů.
Anotace:
  Přednášky tohoto předmětu prezentují problém vývoje systému pracujícího v reálném čase komplexně, v jeho plné šíři a hloubce. Zvláštní důraz kladou na srozumitelnost a praktickou aplikovatelnost probíraných témat a na vzájemné provázání klíčových znalostí. Témata jsou doprovázena případovými studiemi systémů reálného času z různých aplikačních oblastí (automobilismus, letectví, vojenství, počítačové vidění, robotika, výkon a energie atd.), případovými studiemi časovaných vývojových prostředků (prostředky a nástroje pro specifikaci a verifikaci, platformy, programovací jazyky, operační systémy) a problémy, jejich příčinami a řešeními. Studenti se obeznámí se základy i náročností obdobného vývoje a dovedou se vypořádat s typickými problémy, které jej komplikují. Specializovaná cvičení umožňují studentům získat schopnosti a dovednosti takové problémy řešit. Své schopnosti a dovednosti mohou studenti dále prohloubit během řešení semestrálního projektu.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Znalost základních principů z oblasti informačních technologií. Pokročilé počítačové dovednosti a schopnosti, středně pokročilé komunikační a samostudijní dovednosti v anglickém jazyce, základní schopnosti v oblasti abstraktního, analytického, logického a kritického myšlení, základní schopnosti pro řešení problémů, základní dovednosti v oblasti programování.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
  Studenti získají obecný přehled z oblastí systémů pracujících v reálném čase, jejich vývoje a rozšíření konvenčních, typicky nečasovaných, vývojových prostředků. Studenti budou schopni specifikovat požadavky kladené na systém pracující v reálném čase, modelovat takový systém a ověřit jeho vlastnosti, zkonstruovat systém reálného času vhodnými prostředky (hardware, operační systém atd.) a otestovat jej v provozních podmínkách. Studenti porozumí principům a složitosti vývoje (číslicového) systému splňujícího omezení kladené na (spojitý) reálný čas.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
  Studenti budou schopni vypořádat se s vývojovým cyklem skutečných, obvykle skrytých vestavných kyber-fyzikálních, systémů (např. pro řízení motoru či ABS v automobilu, řízení silničních a železničních uzlů a přejezdů či řízení autonomních, adaptivních, kooperativních a/nebo kolaborativních systémů), s nimiž se mohou setkat ve svém každodenním životě. Studenti propojí, prohloubí a rozšíří své znalosti, schopnosti a dovednosti nabyté v jiných, typicky izolovaných, oblastech informačních technologií (např. modelování a analýza, hardware, software, spolehlivost, operační systémy a jazyky) a budou schopni vidět tyto oblasti z nových hledisek.
Proč je předmět vyučován:
  Získáte zkušenosti s vývojem, mnohdy kritických, systémů pracujících v reálných provozních podmínkách (např. doprava, energetika, výroba, medicína, vojenství). Propojíte, prohloubíte a rozšíříte své znalosti, schopnosti a dovednosti nabyté v jiných, typicky izolovaně vyučovaných, oblastech a budete schopni vidět tyto oblasti z nových hledisek.
Osnova přednášek:
 
  1. Úvod k systémům pracujícím v reálném čase. Motivace ke studiu, organizační záležitosti.
  2. Podpora reálného času ve standardech, jazycích a nástrojích.
  3. Modelování, analýza, návrh a validace systémů pracujících v reálném čase. Formální specifikace a verifikace systémů pracujících v reálném čase.
  4. Hardwarová, softwarová a výpočetní hlediska systémů pracujících v reálném čase. 
  5. Čas, hodiny a uspořádání. Měření a základny času, synchronizace hodin.
  6. Model reálného času. Řízení událostmi a spouštění časem.
  7. Časové vztahy v systémech.
  8. Spolehlivost. Poruchová a zátěžová hypotéza, anomálie a robustnost systémů pracujících v reálném čase.
  9. Komunikace v reálném čase. Mnoho/více jádrové a distribuované systémy pracujících v reálném čase.
  10. Jádra a operační systémy pracující v reálném čase.
  11. Plánování a synchronizace úloh reálného času.
  12. Výkonnostní a energetická hlediska systémů pracujících v reálném čase.
  13. Výzvy, otevřené problémy, trendy a vize v oblasti systémů pracujících v reálném čase. Shrnutí a závěr.
Osnova počítačových cvičení:
 
  1. Seznámení se s dostupným technickým a programovým vybavením.
  2. Praxe v oblasti modelování a analýzy systémů pracujících v reálném čase; specifikace a verifikace časovaných systémů.
  3. Praxe v oblasti měření času, synchronizace hodin a režií systémů pracujících v reálném čase na konkrétním technickém vybavení.
  4. Konstrukce a analýza jednoduchého systému pracujícího v reálném čase na základě řízení událostmi a spouštění časem.
  5. Konstrukce, analýza a testování komplexního systému pracujícího v reálném čase prostředky operačních systémů pracujících v reálném čase.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 
  • Individuální nebo skupinový projekt.
Literatura referenční:
 
  • Alur, R.: Principles of Cyber-Physical Systems. MIT Press, 2015. 446 p., ISBN 978-0-262-02911-7.
  • Baier, C., Katoen, J.-P.: Principles of Model Checking. MIT Press, 2008, 975 p., ISBN 978-0-262-02649-9.
  • Butazzo, G.: Hard Real-Time Computing Systems, Predictable Scheduling Algorithms and Applications. Springer, 2011, 524 p., ISBN 978-1-4614-0675-4.
  • Cheng, A. M. K.: Real-Time Systems: Scheduling, Analysis, and Verification. Wiley, 2002, 552 p., ISBN 0-471-18406-3.
  • Kopetz, H.: Real-Time Systems, Design Principles for Distributed Embedded Applications. Springer, 2011, 378 p., ISBN 978-1-4419-8236-0.
  • Olderog, E.-R., Dierks, H.: Real-Time Systems Formal Specification and Automatic Verification. Cambridge University Press, 2008, 344 p., ISBN 978-0521883337.
  • Williams, R.: Real-Time Systems Development. Butterworth-Heinemann, 2006, 320 p., ISBN 978-0-7506-6471-4.
Literatura studijní:
 
  • Přednáškové materiály dostupné v elektronické podobě.
  • Cheng, A. M. K.: Real-Time Systems: Scheduling, Analysis, and Verification. Wiley, 2002, 552 p., ISBN 0-471-18406-3.
  • Cottet, F., Delacroix, J., Kaiser, C., Mammeri, Z.: Scheduling in Real-Time Systems. John Wiley & Sons, 2002, 266 p., ISBN 0-470-84766-2.
  • Joseph, M.: Real-Time Systems Specification, Verification and Analysis. Prentice Hall, 1996, 278 p., ISBN 0-13-455297-0.
  • Laplante, P. A.: Real-Time Systems Design and Analysis. Wiley-IEEE Press, 2004, 528 p., ISBN 0-471-22855-9. 
  • Wang, J.: Real-Time Embedded Systems. John Wiley & Sons, 2017, 310 p., ISBN 978-1118116173.
Kontrolovaná výuka:
  
  • Kontrolována je účast a aktivita během přednášek, cvičení 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.
Průběžná kontrola studia:
  
  • Zpracování 4 krátkých technických zpráv k řešení 4 dílčích úloh (až 12 bodů).
  • Půlsemestrální písemný test (až 15 bodů).
  • Vypracování projektu s obhajobou a odevzdáním řešení v daném termínu (až 18 bodů).
  • Veškeré úkoly musí být odevzdány v rámci stanovených termínů; pozdní odevzdání úkolů je hodnoceno 0 body.
Podmínky zápočtu:
  Bez podmínek.
 

Vaše IPv4 adresa: 34.229.126.29