• Echtzeitanalyse eingebetteter Systeme
• Schedulingtheorie
• Echtzeittheorie
• Distributionentheorie
• Lineare Algebra

• Winter 22/23
  • Übung Entwurfsmethodik eingebetteter Systeme
  • Seminar Echtzeittheorie
• Sommer 2023
  • Übung Architektur eingebetteter Systeme
  • Seminar Echtzeittheorie
• Sommer 2024
  • Übung Architektur eingebetteter Systeme
  • Seminar Echtzeittheorie
• Winter 24/25
  • Übung Entwurfsmethodik eingebetteter Systeme
  • Übung MATLAB/Mathematica Programmierlab
  • Seminar Echtzeittheorie

 

Publikationliste auf Google Scholar

Publikationen bei Wolfram Mathematica

Eine besondere Eigenschaft von einem Echtzeitsystem gegenüber einem herkömmlichen Rechner ist, dass dieses in einem gewissen Zeitrahmen auf Veränderungen in seiner physikalischen Umgebung reagieren muss. Diesen Zeitrahmen nennt man die Frist. Um zu überprüfen, ob das Echtzeitsystem seine Fristen einhält, entwickeln wir Modelle für die Analyse des Zeitverhaltens an unserem Institut. Im Rahmen dieses Themas sind Bachelor- und Masterarbeiten sowie Projektarbeiten möglich. Diese können sich zwischen der Entwicklung von Modellen und Analysen, welche eher theoretisch orientiert sind, und der Implementierung solcher Analysen, welche eher praktisch orientiert ist, bewegen. Je nach Schwierigkeitsgrad und Leistungsaufwand ergibt sich daraus eine Bachelor- oder Masterarbeit. Hier sind mögliche Themenbereiche:

Entwicklung von Modell und Analyse für Echtzeitsysteme

Die bei uns entwickelten Methoden sollen weiterentwickelt werden. Es gibt einige offene Probleme in der Echtzeitanalyse, die noch nicht gelöst sind. Das bedeutet, dass es bestimmte Hardware- oder Software Architekturen und Scheduling Algorithmen gibt, für die noch keine Echtzeitanalyse existiert. Die Aufgabe hierbei wäre für eine von uns vorgegebene Architektur und einen bestimmten Scheduling Algorithmus mit unseren Methoden zu modellieren und dann eine Analyse zu entwickeln. Hierbei gibt es Vorarbeiten aus unserer Forschung, die zu studieren und zur Lösung des Problems umzusetzen sind. Solch eine Arbeit erfordert Interesse an theoretischen Aufgaben und Mathematik. Empfehlenswert sind die Vorlesungen Architektur eingebetteter Systeme und Entwurfsmethodik eingebetteter Systeme. Solch eine Arbeit ist eher als Masterarbeit empfohlen.

Vergleich existierender Methoden der Echtzeitanalyse aus der Literatur

Die bei uns entwickelten Methoden sollen mit den Methoden aus der Literatur verglichen werden. Dabei kann das ein Vergleich der Modelle oder ein Vergleich mittels der Implementierung der Methoden sein. Beim Vergleich von Modellen wird auf mathematischer Ebene untersucht, welches Modell zum Beispiel mächtiger ist, eine genauere Analyse liefert oder welches Modell zu Algorithmen mit einer kleineren Laufzeitkomplexität führt. Beim Vergleich von Implementierungen sollen die Methoden der Literatur und unsere implementiert werden. Danach sollen die Algorithmen experimentell untersucht werden. Zusätzlich zu unseren Untersuchungen auf mathematischer Ebene helfen uns die Experimente, dass durchschnittliche Laufzeitverhalten der Algorithmen und deren Präzision zu verstehen. Aus den Beobachtungen der Experimente erhalten wir möglicherweise Rückschlüsse, die wir dann wieder formal im Modell untersuchen können. Somit schließt sich der Kreis zwischen dem mathematischen und dem experimentellem Ansatz. Je nach Interesse kann man sich bei einer studentischen Arbeit auf den Vergleich der Modelle oder der Implementierungen (oder auch beides) konzentrieren.

Monte-Carlo Simulation des Zeitverhaltens von Echtzeitsystemen

Die herkömmliche Echtzeitanalyse untersucht das Zeitverhalten des Echtzeitsystems in Extremfällen. Man stellt sich also die Frage, was die maximale Reaktionszeit eines Echtzeitsystems auf einen neuen Impuls aus der physikalischen Umgebung ist. Diese muss man kennen, um zu prüfen, ob die Fristen des Echtzeitsystems eingehalten werden. Abgesehen von diesem einem Wert, der maximalen Reaktionszeit, erhalten wir keine weiteren Informationen aus der Echtzeitanalyse. Das bedeutet, dass wir abgesehen vom Extremfall das Zeitverhalten des Echtzeitsystems nicht kennen. Wir wissen zum Beispiel nicht, wie häufig dieser Extremfall überhaupt auftreten kann. Um dies unter anderem herauszufinden, möchten wir das durschnittliche Zeitverhalten des Echtzeitsystems mittels der Methode der Monte-Carlo Simulation untersuchen. Das an unserem Institut entwickelte Modell für Echtzeitsysteme erlaubt nicht nur die Analyse von Extremfällen, aber auch die Analyse des Zeitverhaltens mittels Zufallsexperimenten im Sinne einer Monte-Carlo Simulation. Da sowohl die Echtzeitanalyse und die Monte-Carlo Simulation im gleichen Modell stattfinden, ist also ein Vergleich von Extremfällen mit Zufällen möglich, welche neue Erkenntnisse über das Zeitverhalten liefert. Im Rahmen von studentischen Arbeiten würde die existierende Monte-Carlo Simulation in unserem Modell um weitere System-Architekturen oder auch Scheduling Algorithmen erweitert werden oder auch mit anderen Simulationswerzeugen aus der Literatur verglichen werden.