Echtzeitsysteme – Der Begriff Echtzeit ist einer der am meisten strapazierten Begriffe der Informatik und wird in den verschiedensten Zusammenhängen benutzt: Echtzeitstrategiespiel, Videobearbeitung in Echtzeit, Echtzeitsteuerung, Echtzeitkommunikation, und viele mehr. Tatsächlich zeichnen sich Echtzeitsysteme nicht durch ihre Geschwindigkeit, sondern durch ihre Kopplung an die (echte) Realzeit aus. Ihr Ziel ist die rechtzeitige Bereitstellung von Funktionen und Ergebnissen. Abhängig von der Betrachtungsebene spricht man allgemein von eingebetteten Systemen oder, um den regelungstechnischen Anteil hervorzuheben, von Cyber-Physical Systems. Entsprechend weit spannen sich die Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls auf. Den Kern bilden hierbei Arbeiten im Bereich der klassischen Systemsoftware (Echtzeitbetriebssystem) und der Erforschung neuartiger Mechanismen zur Ablaufplanung und Koordinierung von Echtzeitaufgaben sowie deren Analyse hinsichtlich funktionaler und nicht-funktionaler Eigenschaften wie Zeit, Energie oder Ressourcenverbrauch.
Projekte:
Watwa: Systemweite Optimalitätsanalyse und Maßschneiderung von Anwendungen mit Worst-Case-Beschränkungen
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Akronym: Watwa
Projektleitung:
Energiebeschränkte Echtzeitsysteme, wie beispielsweise implantierbare Medizingeräte, sind heutzutage allgegenwärtig. Diese Systeme erfordern von ihrer Software die Erfüllung der beiden Eigenschaften von sicherer und zugleich energieeffizienter Ausführung von Aufgaben der Software. In Hinblick auf funktionale Sicherheit müssen diese Systeme ihre Aufgaben innerhalb von Laufzeit- und Energieschranken ausführen, da das Überschreiten von Terminen und Energiebudgets zu lebensgefährlichen Konsequenzen…
maRE: Migrationsgewahre Laufzeitumgebung für Echtzeit- Mehrkernsysteme
Akronym: maRE
Projektleitung:
Das Vorhaben entwickelt ein neuartiges Paradigma, um Prozessmigration in Mehrkern-Echtzeitsystemen zeitlich vorhersagbar zu gestalten. Kern des Ansatzes ist das Konzept der migrationsgewahren Laufzeitumgebung (migration-aware real-time executive), in welcher Migrationsentscheidungen anstatt auf globalen Lastparametern systematisch auf Grundlage von Hinweisen der unter (strikten) Echtzeitbedingungen ablaufenden Maschinenprogramme der Anwendungsebene getroffen werden. Diese sogenannten Migrationsh…
ARTE: Adaptive Softwareinfrastruktur betriebsmittelbeschränkter vernetzter Systeme (Phase 2)
Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
Akronym: ARTE
Projektleitung:
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 Res…
I4Copter: Evaluationsplattform für eingebettete und sicherheitskritische Systemsoftware in Forschung und Lehre
Mittelgeber: Siemens AG
Akronym: I4Copter
Projektleitung: ,
Der I4Copter hat seinen Ursprung im CoSa Projekt, wo er als Demonstrator für echt sicherheitskritische Systemsoftware eingesetzt wird. Stärker als zu Anfang angenommen erwies sich das Projekt während der Entwicklung des Prototypen als Herausforderung, sowohl im Sinne der Systemkomplexität als auch in den Anwendungsmöglichkeiten. So stellt die für die Regelung, Navigation und Kommunikation notwendige Software eine umfassende und anspruchsvolle Anwendung für die…
ARES: Adaptive responsive Eingebettete Systeme (ESI 2)
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWIVT) (ab 10/2013)
Akronym: ARES
Projektleitung:
Das Projekt ARES befasst sich mit der Entwicklung von adaptiven Eingebetteten Echtzeitrechensystemen welche Echtzeitsignalverarbeitung und Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Energie garantieren:Eingebettete System stützen sich häufig auf eine komplexe Sensorik für die Erfassung der Umwelt. Ein integraler Bestand dieser Systeme ist eine nicht minder komplexe Signalverarbeitung und Regelung. Da ihre Funktion maßgeblich von der rechtzeitigen Bereitstellung der Ergebnisse abhängt, gehören…
AORTA: Aspektorientierte Echtzeitsystemarchitekturen (Phase 1)
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Akronym: AORTA
Projektleitung:
Das Projekt Real-Time Systems Compiler (RTSC) entwicklet 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 verifizie…
AORTA: Aspektorientierte Echtzeitsystemarchitekturen (Phase 2)
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Akronym: AORTA
Projektleitung: ,
Das Ziel von AORTA ist die Verbesserung der Vorhersagbarkeit von dynamischen, gemischt-kritischen Echtzeitsystemen durch die Extraktion kritischer Pfade, deren Transformation in statische äquivalente sowie einer zeitgesteuerten Ausführung. Da diese im Vergleich mit ereignisgesteuerten Abläufen jedoch zum Brachliegen von Ressourcen neigt, soll das grundsätzlich optimistische Ausführungsmodell gemischt-kritischer Echtzeitsysteme beibehalten werden und nur im Notfall eine Umschaltung in den statisc…
QRONOS: Regelgütegewahrer Entwurf von bedarfsgesteuerten Echtzeitregelungssystemen
Akronym: QRONOS
Projektleitung: ,
Ein maßgebliches Entwurfsziel von sicherheitskritischen Regelungssystemen ist die nachweisbare Einhaltung eines spezifischen Qualitätsziels im Sinne der Regelgüte. Dies bedingt die Bereitstellung einer entsprechenden Dienstgüte durch das darunter liegende Echtzeitbetriebssystem in Form von Ressourcen. Der Zusammenhang zwischen der auf zeitlichen Parametern basierenden Dienstgüte und der resultierenden Regelgüte ist dabei jedoch nicht immer einfach: Der nötige Ausführungsaufwand variiert deutlich…
LARN: Latenz- und Resilienz-gewahre Vernetzung
Mittelgeber: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
Akronym: LARN
Projektleitung:
Das Projekt entwickelt Transportkanäle für Cyber-physische Netzwerke. Solche Transportkanäle müssen Latenz- und Resilienz-gewahr sein; d. h. die Latenz, welche die Anwendung sieht, muss vorhersagbar und in gewissen Grenzen, u. a. durch eine Balance von Latenz und Resilienz, garantiert sein. Dies ist nur möglich durch einen neuartigen Transport-Protokollstapel und dessen adäquaten Unterbau (Betriebssystem sowie die Betriebssystem-nahen Ebenen des Protokollstapels). Dazu führt das vorliegende Vorh…
e.LARN: Energie-, Latenz- und Resilienz-gewahre Vernetzung
Mittelgeber: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
Akronym: e.LARN
Projektleitung:
Kontaktpersonen:
Beteiligte Wissenschaftler:
Publikationen:
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FusionClock: Energy-Optimal Clock-Tree Reconfigurations for Energy-Constrained Real-Time Systems
35th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '23) (Vienna, Austria)
In: Proceedings of the 35th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '23) 2023
DOI: 10.4230/LIPIcs.ECRTS.2023.6 - , , , :
FusionClock: WCEC-Optimal Clock-Tree Reconfigurations (Artifact)
In: Dagstuhl Artifacts Series, 2023, S. 2:1--2:3 (Dagstuhl Artifacts Series, Bd.9)
DOI: 10.4230/DARTS.9.1.2
URL: https://drops.dagstuhl.de/opus/volltexte/2023/18023/pdf/DARTS-9-1-2.pdf - , :
Ecology-Aware Material Use as a Pervasive Trait in Intermittent Real-Time Systems
35th Euromicro Conference on Real-Time Systems, Real-Time Pitches session (Vienna, Austria, 11. Juli 2023 - 14. Mai 2023)
Open Access: https://sys.cs.fau.de/publications/2023/raffeck_23_ecrts-poster.pdf
URL: https://sys.cs.fau.de/publications/2023/raffeck_23_ecrts-poster.pdf - , , , :
OS-State–Aware Fuzzing for Worst-Case Response Times
Herbsttreffen der Fachgruppe Betriebssysteme 2022 (, 19. September 2022 - 20. September 2022)
Open Access: https://www.betriebssysteme.org/wp-content/uploads/2022/09/FGBS2022-autumn_paper_343.pdf
URL: https://www.betriebssysteme.org/wp-content/uploads/2022/09/FGBS2022-autumn_paper_343.pdf - :
Clock-Tree–Aware Resource-Consumption Models for Embedded SoC Platforms (Masterarbeit, 2022)
URL: https://www4.cs.fau.de/~dengler/mastersthesis.pdf - , , , :
Annotate Once - Analyze Anywhere: Context-Aware WCET Analysis by User-Defined Abstractions
22nd ACM SIGPLAN/SIGBED International Conference on Languages, Compilers, and Tools for Embedded Systems, LCTES 2021 (Virtual, Online, CAN, 22. Juni 2021)
In: Jorg Henkel, Xu Liu (Hrsg.): Proceedings of the 22nd SIGPLAN/SIGBED International Conference on Languages,Compilers, and Tools for Embedded Systems (LCTES '21), New York, NY, USA: 2021
DOI: 10.1145/3461648.3463847
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Taming Non-Deterministic Low-Level I/O: Predictable Multi-Core Real-Time Systems by SoC Co-Design
2021 IEEE 24th International Symposium on Real-Time Distributed Computing (ISORC)
DOI: 10.1109/isorc52013.2021.00017
URL: https://www4.cs.fau.de/Publications/2021/vaas_21_isorc.pdf - :
Energy-Constrained Real-Time Systems and Their Worst-Case Analyses (Dissertation, 2020)
URL: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:29-opus4-146935 - , , , , , , , , , , , , , , , , , , :
Thinking small: next-generation sensor networks close the size gap in vertebrate biologging
In: Plos Biology (2020)
ISSN: 1544-9173
DOI: 10.1371/journal.pbio.3000655 - , , , , , , :
Combining Automated Measurement-Based Cost Modeling With Static Worst-Case Execution-Time and Energy-Consumption Analyses
In: IEEE Embedded Systems Letters 11 (2019), S. 38-41
ISSN: 1943-0663
DOI: 10.1109/LES.2018.2868823
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Worst-case energy-consumption analysis by microarchitecture-aware timing analysis for device-driven cyber-physical systems
19th International Workshop on Worst-Case Execution Time Analysis, WCET 2019 (Stuttgart, 9. Juli 2019)
In: Sebastian Altmeyer (Hrsg.): OpenAccess Series in Informatics 2019
DOI: 10.4230/OASIcs.WCET.2019.4
URL: https://drops.dagstuhl.de/storage/01oasics/oasics-vol072-wcet2019/OASIcs.WCET.2019.4/OASIcs.WCET.2019.4.pdf - , , , :
Proving Real-Time Capability of Generic Operating Systems by System-Aware Timing Analysis
25th Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '19) (Montral, Canada, 16. April 2019 - 18. April 2019)
In: In Proceedings of the 25th Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '19) 2019
DOI: 10.1109/rtas.2019.00034
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GenEE: A Benchmark Generator for Static Analysis Tools of Energy-Constrained Cyber-Physical Systems
2nd Workshop on Benchmarking Cyber-Physical Systems and Internet of Things, CPS-IoTBench 2019 (Montreal, QC, 15. April 2019)
In: Gowri Sankar Ramachandran, Jorge Ortiz (Hrsg.): CPS-IoTBench 2019 - Proceedings of the 2019 2nd Workshop on Benchmarking Cyber-Physical Systems and Internet of Things 2019
DOI: 10.1145/3312480.3313170
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TASKers: A Whole-System Generator for Benchmarking Real-Time-System Analyses
Workshop on Worst-Case Execution Time Analysis (Barcelona, 3. Juli 2018 - 3. Juli 2018)
In: 18th International Workshop on Worst-Case Execution Time Analysis (WCET 2018), Dagstuhl, Germany: 2018
Open Access: https://drops.dagstuhl.de/storage/01oasics/oasics-vol063-wcet2018/OASIcs.WCET.2018.6/OASIcs.WCET.2018.6.pdf
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Whole-System Worst-Case Energy-Consumption Analysis for Energy-Constrained Real-Time Systems
30th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '18) (Barcelona, 3. Juli 2018 - 6. Juli 2018)
In: Proceedings of the 30th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '18), Dagstuhl, Germany: 2018
DOI: 10.4230/LIPIcs.ECRTS.2018.24 - , , , , , , , , , , , , , , , , , :
BATS: Adaptive Ultra Low Power Sensor Network for Animal Tracking
In: Sensors (2018)
ISSN: 1424-8220
DOI: 10.3390/s18103343 - , , , :
A New Perspective on Quality Evaluation for Control Systems with Stochastic Timing
HSCC '18: 21st International Conference on Hybrid Systems: Computation and Control (part of CPS Week) (Porto, Portugal, 11. April 2018 - 13. April 2018)
In: Proceedings of the 21st International Conference on Hybrid Systems: Computation and Control (HSCC '18), New York, NY, USA: 2018
DOI: 10.1145/3178126.3178134
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Towards System-Wide Timing Analysis of Real-Time-Capable Operating Systems
30th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '18) (Barcelona, 3. Juli 2018 - 6. Juli 2018)
In: Martina Maggio (Hrsg.): Work-In-Progress Proceedings of 30th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS-WiP '18) 2018
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An End-To-End Toolchain: From Automated Cost Modeling to Static WCET and WCEC Analysis
20th International Symposium on Real-Time Distributed Computing (ISORC 2017) (Toronto, Canada, 16. Mai 2017 - 18. Mai 2017)
In: Proceedings of the 20th International Symposium on Real-Time Distributed Computing (ISORC 2017) 2017
DOI: 10.1109/ISORC.2017.10
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Demo Abstract: Tooling Support for Benchmarking Timing Analysis
23rd Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium, Demo Session (RTAS Demo '17) (Pittsburgh, USA, 18. April 2017 - 20. April 2017)
In: Proceedings of the 23rd Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium, Demo Session (RTAS Demo '17) 2017
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Operating Energy-Neutral Real-Time Systems
In: ACM Transactions on Embedded Computing Systems 17 (2017), S. 11:1-11:25
ISSN: 1539-9087
DOI: 10.1145/3078631
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Demystifying Soft-Error Mitigation by Control-Flow Checking - A New Perspective on its Effectiveness
In: ACM Transactions on Embedded Computing Systems 16 (2017), S. 180:1-180:19
ISSN: 1539-9087
DOI: 10.1145/3126503
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Benchmark Generation for Timing Analysis
23rd Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '17) (Pittsburgh, USA, 18. April 2017 - 20. April 2017)
In: Proceedings of the 23rd Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '17) 2017
DOI: 10.1109/RTAS.2017.6
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SysWCET: Whole-System Response-Time Analysis for Fixed-Priority Real-Time Systems (Outstanding Paper)
Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (Pittsburgh, PA, USA, 17. April 2017 - 21. April 2017)
In: Davis, Rob; Parmer, Gabriel (Hrsg.): Proceedings of the 23rd Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '17), Los Alamitos, CA: 2017
DOI: 10.1109/RTAS.2017.37
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Towards Code Metrics for Benchmarking Timing Analysis
Real-Time Systems Symposium Work-in-Progress Session (Porto, Portugal)
In: Proceedings of the 37th Real-Time Systems Symposium Work-in-Progress Session (RTSS WiP '16) 2016
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Experiences with Software-based Soft-Error Mitigation using AN-Codes
In: Software Quality Journal, New York: Springer Science+Business Media, 2016, S. 87-113 (Software Quality Journal, Bd.24)
DOI: 10.1007/s11219-014-9260-4 - Falk Heiko, Altmeyer Sebastian, Hellinckx Peter, Hellinckx Peter, Lisper Björn, Puffitsch Wolfgang, Rochange Christine, Schoeberl Martin, Bo Sørensen Rasmus, Wägemann Peter, Wegener Simon:
TACLeBench: A Benchmark Collection to Support Worst-Case Execution Time Research
16th International Workshop on Worst-Case Execution Time Analysis (Toulouse, France)
In: Proceedings of the 16th International Workshop on Worst-Case Execution Time Analysis (WCET '16) 2016
DOI: 10.4230/OASIcs.WCET.2016.2
URL: https://drops.dagstuhl.de/storage/01oasics/oasics-vol055_wcet2016/OASIcs.WCET.2016.2/OASIcs.WCET.2016.2.pdf - , , , , :
A Kernel for Energy-Neutral Real-Time Systems with Mixed Criticalities
22nd Real-Time Embedded Technology & Applications Symposium (Vienna, Austria)
In: Proceedings of the 22nd Real-Time Embedded Technology & Applications Symposium (RTAS '16) 2016
Open Access: https://www4.cs.fau.de/Publications/2016/waegemann_16_rtas.pdf
URL: https://www4.cs.fau.de/Publications/2016/waegemann_16_rtas.pdf - , , , :
Poster Abstract: Towards Code Metrics for Benchmarking Timing Analysis
37th Real-Time Systems Symposium (Porto, Portugal)
In: Proceedings of the 37th Real-Time Systems Symposium (RTSS '16) 2016
URL: https://www4.cs.fau.de/Publications/2016/waegemann_16_rtss.pdf - , , , , , :
Worst-Case Energy Consumption Analysis for Energy-Constrained Embedded Systems
Euromicro Conference on Real-Time Systems (Lund, Sweden)
In: Proceedings of the 27th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '15) 2015
DOI: 10.1109/ECRTS.2015.17
URL: https://www4.cs.fau.de/Publications/2015/waegemann_15_ecrts.pdf - , , , , :
GenE: A Benchmark Generator for WCET Analysis
15th International Workshop on Worst-Case Execution Time Analysis (Lund, Sweden)
In: Proceedings of the 15th International Workshop on Worst-Case Execution Time Analysis (WCET '15) 2015
Open Access: https://www4.cs.fau.de/Publications/2015/waegemann_15_wcet.pdf
URL: https://www4.cs.fau.de/Publications/2015/waegemann_15_wcet.pdf - , , , , , :
Eliminating Single Points of Failure in Software-Based Redundancy
9th European Dependable Computing Conference (EDCC '12) (Sibiu, Romania, 8. Mai 2012 - 11. Mai 2012)
In: Correia, Miguel (Hrsg.): Proceedings of the 9th European Dependable Computing Conference, Los Alamitos: 2012
DOI: 10.1109/EDCC.2012.21
URL: https://www4.cs.fau.de/Publications/2012/ulbrich_12_edcc.pdf - , :
The Real-Time Systems Compiler: migrating event-triggered systems to time-triggered systems
In: Software-Practice & Experience 41 (2011), S. 1491-1515
ISSN: 0038-0644
DOI: 10.1002/spe.1099
URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/spe.1099/abstract - , :
Crêpe: Clock-Reconfiguration–Aware Preemption Control in Real-Time Systems with Devices
36th Euromicro Conference on Real-Time Systems (Lille, France, 9. Juli 2024 - 12. Juli 2024)
In: Proceedings of the 36th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS 2024) 2024
DOI: 10.4230/LIPIcs.ECRTS.2024.10
URL: https://drops.dagstuhl.de/storage/00lipics/lipics-vol298-ecrts2024/LIPIcs.ECRTS.2024.10/LIPIcs.ECRTS.2024.10.pdf - , , , :
WatwaOS: A Framework for Worst-Case–Aware Tailoring and Whole-System Analysis of Energy-Constrained Real-Time Systems
46th IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS ’25)
In: Proceedings of the 46th IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS ’25) 2025
Open Access: https://sys.cs.fau.de/publications/2025/haeberlein_25_rtss.pdf
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