Beágyazott információs rendszerek

A tantárgy angol neve: Embedded Information Systems

Adatlap utolsó módosítása: 2010. február 9.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnök informatikus alapszak

Autonóm intelligens rendszerek szakirány

Intelligens rendszerek ágazat

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIMIA359 6 3/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Péceli Gábor,
A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/vimia359/
4. A tantárgy előadója

Dr. Péceli Gábor               egyetemi tanár                       Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

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

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
Szakirany("AMIintr", _)

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIAD00" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIMIAD00", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

nincs

7. A tantárgy célkitűzése

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.

8. A tantárgy részletes tematikája

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
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás és tantermi gyakorlat

10. Követelmények

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

11. Pótlási lehetőségek

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

12. Konzultációs lehetőségek

A vizsgák előtti napokon, egyébként egyéni megbeszélés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

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.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra14
Felkészülés zárthelyire10
Házi feladat elkészítése20
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
Vizsgafelkészülés20
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Péceli Gáboregyetemi tanár

MIT

Dr. Majzik Istvánegyetemi docens

MIT

Dr. Simon Gyulaegyetemi docens

MIT

Dr. Csertán Györgyegyetemi adjunktus

MIT

Szepessy Zsoltegyetemi tanársegéd

MIT

Völgyesi Pétertud. segédmunkatárs

MIT