Detail předmětu

Systémy pracující v reálném čase (v angličtině)

RTSa Ak. rok 2019/2020 zimní semestr 5 kreditů

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.

Garant předmětu

Zástupce garanta předmětu

Jazyk výuky

anglický

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

26 hod. přednášky, 10 hod. pc laboratoře, 16 hod. projekty

Bodové hodnocení

55 zkouška, 15 půlsemestrální test, 12 laboratoře, 18 projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Stránky předmětu

Aktuální informace


This course is instructed in English, and it is intended for incoming Erasmus+ students, too.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Podmínky zápočtu

Bez podmínek.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoPSKSkupInfo
Poostatní2020-01-13 L314 12:0014:50project presentations (12:30-14:30)
Pozkouška2020-01-20 A112 13:0014:50 1EIT 1MIT 2EIT 2MIT INTE
Stzkouška2020-01-29 A112 10:0011:50 1EIT 1MIT 2EIT 2MIT INTE
Čtzkouška2020-01-09 A112 10:0011:50 1EIT 1MIT 2EIT 2MIT INTE
Čtostatní2020-01-09 A112 12:0013:50project presentations
Čtpřednáškavýuky L314 14:0015:50 1EIT 1MIT 2EIT 2MIT INTE xx
Čtpoč. labsudý L306 16:0017:50 1EIT 1MIT 2EIT 2MIT INTE

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru