Selbsttest Internet der Dinge und Betriebssysteme (00)

Aufgabe. Lese den Artikel "Yew Ho Hee et al., Embedded operating system and industrial applications: a review, Bulletin of Electrical Engineering and Informatics Vol. 10, No. 3, June 2021, pp. 1687~1700", PDF

Diese Übung ist nicht abzugeben und dient nur als Selbsttest und Selbststudium.

Es soll einen Einblick in Betriebssysteme für eingebettete System und den Einsatz im "Internet der Dinge" erfolgen. Das Paper behandelt Konzept die erst im Laufe der Veranstaltung behandelt werden. Es soll hier ein erster Eindruck der Konzepte von Betriebssystemen erlangt werden. Am Ende des Kurses werden diese Konzept dann im vollen Umfang verständlich sein.

Eingebettete Betriebssysteme

Welche Eigenschaften haben typischerweise eingebettete Systeme?

Hauptspeicher > 1 GB

Hauptspeicher < 100 kB

Langzeitspeicherung auf Festplattten

Nur Code- und Datenspeicher mit ROM Komponenten < 1MB

Viele Mikroprozessorkerne

Nur einen Mikroprozessor

Hohe Taktfrequenz

Niedrige Taktfrequenz < 100 MHz

Lösung.

Hauptspeicher > 1 GB

Hauptspeicher < 100 kB

Langzeitspeicherung auf Festplattten

Nur Code- und Datenspeicher mit ROM Komponenten < 1MB

Viele Mikroprozessorkerne

Nur einen Mikroprozessor

Hohe Taktfrequenz

Niedrige Taktfrequenz < 100 MHz

Frage 2. Woraus besteht die zentrale Softwarearchitektur von eingebetteten Systemen (siehe 2.1), bzw. wie ist die aufgebaut?

Lösung.

Einem Vordergrund-Hintergrund System
Einer einzigen großen Schleife die Ein- und Ausgabe sowie Eriegnisse verarbeitete und all relevanten Funktionen des Betriebssystems aufruft.

Aufgabe 3. Erkläre die Funktionsweise der "Superloop" (oder EA Schleife)

Lösung.

siehe 2.1.2

Frage 4. Was ist das Internet der Dinge?.

Lösung.

Eine Vernetzung von Kleinstrechnern
Anbindung von Geräten an das Internet
Häufig mit Sensorik oder Mensch-Schnittstelle ausgestattet
Geräte des täglichen Bedarfs

Frage 5. Was ist das zentrale Konzept von Echtzeitbetriebssystemen?.

Lösung.

Ausführung von Aufgaben in einer bestimmten Zeit
Nicht unbedingt schnell

Aufgabe 6. Beschreibe den RTOS-μC/OS-III Scheduler und dessen Funktionsweise (2.3.1)

Lösung.

Prinzipiell ist es in einem klassischen Hintergrund- und Vordergrund-Entwurfsmuster gekapselt. Die Tasks befinden sich im Hintergrundbereich, während die Interrupt-Service-Routine (ISR) im Vordergrundbereich liegt.
Die Tasks mit niedriger Priorität werden im Round-Robin-Verfahren eingeplant. Tritt ein Interrupt auf, wird der laufende Task unterbrochen, und das Programm springt zur ISR, um den Interrupt zu bearbeiten.
Die ISR aktiviert einen Task mit hoher Priorität. Unmittelbar nach der Bearbeitung der ISR erkennt der Scheduler, dass ein Task mit höherer Priorität aktiviert wird.
Daher bearbeitet er den Task mit höherer Priorität, anstatt zum zuvor angehaltenen Task zurückzukehren. Mit diesem Mechanismus kann die Einhaltung der Frist gewährleistet werden.
Sobald der Task mit höherer Priorität bearbeitet wurde, wird der zuvor angehaltene Task fortgesetzt.

Hilfe

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