Real-Time Systems

Im Kontext der Gesamtvision der Forschergruppe BATS ist es das Ziel des Teilprojekts ARTE (adaptive run-time environment, TP 2) eine flexible Systemsoftwareunterstützung zu entwickeln. Diese soll es ermöglichen, für die Verhaltensbeobachtungen von Fledermäusen (TP 1) verteilte Datenstromanfragen (TP 3) auf einem heterogenen Sensornetzwerk (TP 4), bestehend aus stationären (TP 5) und mobilen (TP 7) Sensornetzwerkknoten, zu etablieren. Eine besondere Herausforderung stellen hierbei die knappen Ressourcen dar, im speziellen Speicher und Energie, sowie die wechselhafte Konnektivität der nur 2 g schweren mobilen Knoten. In Anbetracht dieser vielfältigen und teilweise konfligierenden Anforderungen soll ARTE in Form einer hochkonfigurierbaren Softwareproduktlinie realisiert werden. Ziel ist es, sowohl die unterschiedlichen funktionalen Anforderungen zwischen mobilen und stationären Knoten zu unterstützen, als auch wichtige nichtfunktionale Eigenschaften, wie niedriger Speicherverbrauch und Energieeffizienz. Entsprechend soll schon bei der Entwicklung von ARTE der Konfigurationsraum werkzeuggestützt und gezielt auf nichtfunktionale Eigenschaften untersucht werden, um gemäß der Anforderungen an das Projekt später im Einsatz eine optimierte Auswahl von Implementierungsartefakten zu bieten. Dabei ist explizit die dynamische Anpassbarkeit von Anwendungs- wie auch von Systemfunktionen zu berücksichtigen. Auf funktionaler Ebene wird ARTE Systemdienste in Gestalt einer Middleware bereitstellen, die Anpassung und Erweiterung zur Laufzeit unterstützt und auf Datenstromverarbeitung zugeschnitten ist, um eine ressourceneffiziente und flexible Ausführung von Datenstromanfragen zu ermöglichen.

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The project originally started in the context of the CoSa project, where it is intended to be deployed as a creditable demonstrator for safety-critical mission scenarios. During the development of the I4Copter prototype, it turned out to be more of a challenge than initially expected, both in terms of complexity and applicability. The software required for flight control, navigation and communication is a comprehensive and demanding application for the underlying system software. That is why it…

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Das Projekt Real-Time Systems Compiler (RTSC) entwickelt einen Betriebssystem-gewahren übersetzer, welcher eine implementierungsagnostische Manipulation der Echtzeitsystemarchitektur von gegebenen Echtzeitanwendungen ermöglicht. Eine derartige Transformation der Architektur ermöglicht beispielsweise die überführung eines ereignisgesteuerten in ein zeitgesteuertes Echtzeitsystem. Letztere lassen sich beispielsweise wesentlich einfacher hinsichtlicher ihrer Sicherheit und Zuverlässigkeit verifizieren sind jedoch auch typischerweise mit signifikant höheren Entwicklungskosten verbunden. Die praktischen Vorteile einer automatsierten überführung mittels des RTSCs liegen entsprechend auf der Hand.

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The goal of the AORTA project is to enhance the predictability of dynamic mixed-criticality real time systems by extracting critical paths. These paths are to be transformed into their static equivalents and to be executed in a time-triggered fashion at run-time. In comparison to event triggered processes, time-triggered execution tends to underuse resources. Therefore the optimistic execution model of mixed-criticality real-time systems will be retained. Only in case of an emergency the real-time…

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Future hardware designs for embedded systems will exhibit more parallelism at the price of being less reliable. This bears new challenges for system software, especially the operating system, which has to use and provide software measures to compensate for unreliable hardware. However, dependability in this respect is a nonfunctional concern that affects and depends on all parts of the system. Tackling it in a problem-oriented way by the operating system is an open challenge: (1) It is still unclear,…

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A key design goal of safety-critical control systems is the verifiable compliance with a specific quality objective in the sense of the quality of control. Corresponding to these requirements, the underlying real- time operating system has to provide resources and a certain quality of service. However, the relationship between real-time performance and quality of control is nontrivial: First of all, execution load varies considerably with environmental situation and disturbance. Vice versa, the…

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The poject develops transport channels for cyber-physical networks. Such channels need to be latency- and resilience-aware; i.e. the latency as seen by the application must be predictable and in certain limits, e.g. by balancing latency and resilience, be guaranteed. This is only possible by an innovative transport protocol stack and an appropriate fundament of operating system and low level networking support. Thereto the current proposal unites the disciplines Operating Systems / Real-Time Processing…

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This research proposal investigates the predictability of task migration in multi-core real-time systems. Therefore, we propose , a migration- aware real-time executive where migration decisions are no longer based on generic performance parameters but systematically deduced on application-specific knowledge of the real-time tasks. These so-called migration hints relate to temporal and spatial aspects of real-time tasks; they mark potential migration points in their non- sequential (multi-threaded)…

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