Systémy řízení v reálném čase

Řídicí systémy, Řízení v reálném čase (RT systémy), klasifikace RT systémů -"Hard", "Soft", vestavné systémy. Rozhraní pro komunikaci s průmyslovým prostředím, problematika přenosu dat. Centralizované, hierarchické a distribuované systémy.
Souběžné procesy a jejich synchronizace. Kontext, přepínaní kontextu. Časová závislost a nezávislost procesů, Bernsteinovy podmínky. Synchronizace procesů. Kritické sekce, zakázané oblasti, postupová cesta.
Přerušení, kontext
Problém výlučného přístupu. Koncept obecného synchronizačního nástroje. Techniky pasivního a aktivního čekání a jejich realizace: maskování přerušení, uzamykání procesu, operace delay. Semafory, signály a monitory. Synchronizace a komunikace prostřednictvím zasílání zpráv.
Přidělování procesoru a plánování procesů. prioritní strategie, cyklické plánování. Stárnutí procesů. Typické synchronizační úlohy Úloha o vzájemném vyloučení, Producent-konzument, čtenáři-písaři, souběh. Techniky komunikace prostřednictvím zasílání zpráv, synchronní a asynchronní komunikace.
Bezpečnost řídicích systémů. Ošetření chyb v řídicích systémech. Chyba a Porucha. Poruch HW a SW. Principy koncepce bezpečnosti. Ukazatelé spolehlivosti systémů. Principy zálohování. Majoritní systémy.
Systémy řízení v reálném čase a operační systémy. Struktura a funkce operačního systému. Typy operačních systémů. Kernel ( jádro OS ), řídící systémy využívající pouze kernel. Operační systémy pro řízení RT aplikací.
Práce s pamětí. Přidělování a rozvrhování paměti. Systém ovládání souborů. Systém řízení periferií. Příklady operačních systémů pro řízení RT aplikací,
Kritické RT-systémy. Plánování úloh v kritických RT systémech Plánování aperiodických úloh:Plánování periodických úloh: Faktor využití procesoru, Frekvenčně monotónní plánování ( RMS - Rate monotonic scheduling )
Sběrnice, sítě, distribuované systémy. Sběrnice, logický a fyzický koncept sběrnice. Synchronní a asynchronní sběrnice. Architektura Master-Slave. Přidělování sběrnice.Architektura ISO OSI. Průmyslové sběrnice - Fieldbus, Profibus, CAN, FIP, sběrnice typu ASI
Úvod do softwarového inženýrství/1- Analýza Životní cyklus systému, spirální model, vodopádový model . Návrhové koncepty - souběžné zpracování, zapouzdření, objektové koncepty, stavové diagramy. Analýza požadavků, definice požadavků-specifikace systému, systémová specifikace
Úvod do softwarového inženýrství /2 - Návrh Techniky návrhu, metoda postupného zjemňování, strukturování toku dat, konstrukce modulů, modularizace a výběr dat a programových řídících struktur, notace, verifikace Návrhové techniky pro RT systémy
Úvod do softwarového inženýrství /3 - Implementace, testování a údržba Výběr jazyka implementace, programovací styl, příprava testování, přenositelnost. Testování a instalace – Metody testování: statické, dynamické, metoda black-box a white-box, testovaní zdola nahoru a shora dolů. Plánování testů a testování: příprava objektů pro lokalizaci chyb, výběr testovaných dat a podmínek, organizace podmínek testování, provedení testu a lokalizace chyb. Typické chyby.
Úvod do softwarového inženýrství /4 - Uživatelská dokumentace, systémová dokumentace, projektová dokumentace. Proces údržby. Řízení projektu: Plánování, organizace, Technické řízení, ekonomické řízení. Odhad ceny projektu. Organizace vývojového týmu

Laboratorní cvičení
Seriový port: přímé digitální vstupy, přímé digitální výstupy, jednoduché A/D převodníky, měření frekvence, seriový přenos dat
Paralelní port: paralelní výstup dat, rozšíření portu na 32 bitů, sběrnice PC
Game port : měření napětí, hlídání mezních hodnot spínací výstup, čítače

Počítačová cvičení
Strukturování úloh na moduly. Způsoby práce s dynamickými proměnnými.
Řešení úloh na úrovni stroje.
Instruktáž k řešení úloh na použití portů
OOP, Použití dědičnosti.
OOP, Použití polymorfismu.
Implementace úloh založená na pseudoparalelismu.
Implementace úloh založená na quasiparalelismu.
Implementace obsluhy přerušení.
Způsob ošetření výjimek.
Řešení semestrálního projektu
Řešení semestrálního projektu
CASE SELECT YOURDON - seznámení s s návrhovým prostředím Tvorba DFD schémat
Schémata stavových přechodů
Dokumentace a údržba software. Uživatelská dokumentace, systémová dokumentace, projektová dokumentace. Proces údržby. Řízení projektu: Plánování, organizace,Organizace vývojového týmu.

Projekty
Student odevzdá dva semestrální projekty
První z nich je zaměřen na vytvoření dokumentace návrhu řešení zadané úlohy na návrhovém strukturovaném CASE systému
Druhý na řešení úlohy používající vlákna