Dr. Péceli Gábor               egyetemi tanár                       Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Elsősorban a szoftvertechnológia, az operációs rendszerek és a számítógép hálózatok témaköreinek ismeretére épít, de tájékozottságot feltételez a mesterséges intelligencia és az adatbázisok témaköreiben is.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

A tantárgy célja a fizikai-biológiai-kémiai-technológiai környezetükkel aktív, valós-idejű információs kapcsolatban álló, ún. beágyazott számítógépes rendszerek informatikai vonatkozásainak bemutatása és a létrehozásukhoz szükséges ismeretek és készségek fejlesztése gyakorlati példákon keresztül. További cél a tartósan autonóm és valós-idejű működés, valamint a szolgáltatás-biztonság követelményeit figyelembe vevő tervezési elvek és módszerek, továbbá a tervezést segítő eszközök bemutatása.

A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy átfogó ismeretekkel rendelkezzenek a beágyazott információs rendszerekkel szemben támasztható és támasztandó követelményekről, ismerjék a valós idejű programvégrehajtás és feladat-szinkronizálás alapvető módszereit, valamint az elkészült rendszerek tesztelésével és diagnosztikájával, ill. verifikációjával és validációjával kapcsolatos módszerek legfontosabb lépéseit. A szenzorhálózatokra épülő alkalmazások példáján keresztül a hallgatók elsajátítják az elosztott rendszerek programozásának és kommunikációjának alapjait, továbbá biztonságos működtetésük legfontosabb szempontjait.

1.   Bevezetés (2 hét)

• Beágyazott rendszerek definíciója, tipikus alkalmazások, követelmények.
• Valós idejű alkalmazások, időkezelés valós idejű rendszerekben.
• Puha és kemény, eseményvezérelt és idővezérelt valós idejű rendszerek.

      2.   Erőforrás allokáció, ütemezés, kommunikáció, szinkronizáció (4 hét)

• Ütemezés: prioritásos ütemezés, válaszidő számítás; nem független taszkok esete; prioritás felső-határ protokollok.
• Időkezelés: órák megvalósítása; szinkronizálás és  időmérés elosztott rendszerekben.
• A memória menedzsment és a válaszidő.
• Eseményvezérelt és idővezérelt kommunikáció.
• Esemény megfigyelés, állapot megfigyelés. A valós-idejű változók és képük, az időbeni pontosság. Periodikus frissítés, akció-késleltetés.
• Beágyazott operációs rendszerek, kernelek, futtató-rendszerek. 

     3. Érzékelő hálózatok (1 hét)

• Az érzékelő hálózatok feladata, kialakítása és hardver megoldásai.
• Az érzékelő hálózatokban alkalmazott ad hoc topológiák, kiépítésük módszerei.
• Idő szinkronizáció vezeték-nélküli hálózatokban. 

4.   A beágyazott rendszer és a befogadó környezet modellezése (2 hét)

• Valós idejű számítógépes rendszerek modellezése és modellezési eszközei.  
• A befogadó környezet folytonos, diszkrét, hibrid és heterogén modelljei, valamint modellezési eszközei
• Az időben változó követelmények figyelembe vétele: adaptivitás és evolúció 

5.   Beágyazott rendszerek tervezése (3 hét)

• Példák a fizikai és az információs folyamatok integrálására, követelményanalízis
• Példák valós idejű információ feldolgozásra, követelményanalízis
• Hardver-szoftver együttes tervezés
• Példák, esettanulmányok 

     6.   Beágyazott rendszerek minősítése, minőségbiztosítása (2 hét)

• Termékminőség, a szolgáltatások biztonsága, biztonságkritikus rendszerek
• Ellenőrzéstechnológia a tervezés során: Verifikáció, validáció, szimuláció, mérés
• Ellenőrzéstechnológia a működtetés során: Monitorozás és diagnosztika
• Megbízhatóság, (szolgáltatás)biztonság, rendelkezésre állás

Előadás és tantermi gyakorlat

a.       A szorgalmi időszakban: egy nagyzárthelyi és öt, kétheti rendszerességgel elkészítendő házi feladat. A házi feladatok elkészítésére a kiadást követően rendre két hét áll rendelkezésre. A feladatok átlagos munkaidő igénye négy óra. A vizsgára bocsátás feltétele a nagyzárthelyi legalább elégséges szintű megírása, továbbá a házi feladatokkal elérhető összpontszám legalább 50%-ának elérése. A megszerzett aláírás a tárgyfélévben és a továbbiakban a TVSz szerint érvényes.

b.       A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga. A kreditpont megszerzésének feltétele: legalább elégséges vizsga.

c.              Elővizsga: nincs

A nagyzárthelyi a szorgalmi időszakban egy alkalommal pótolható. A házi feladatok – a kiadáskor rögzített - határidőre adandók be, pótlásuk a pótlási hét utolsó munknapjáig lehetséges.

A vizsgák előtti napokon, egyébként egyéni megbeszélés szerint.

Óravázlatok, jegyzet fejezetek, segédletek elektronikusan hozzáférhető formában. 

[1]   H. Kopetz: Real-Time Systems, Design Principles for Embedded Applications, Kluwer Academic Publishers, 1997.

[2]  Giorgio Butazzo, HARD REAL-TIME COMPUTING SYSTEMS: Predictable Scheduling Algorithms and   Applications, Kluwer, 1997.  

[3]   Jane W.S. Lu, Real-Time Systems, Prentice-Hall, 2000.