Detail předmětu

Systémy pracující v reálném čase (v angličtině)

FIT-RTSaAk. rok: 2020/2021

Přednášky tohoto předmětu prezentují problém vývoje systému pracujícího v reálném čase komplexně, v jeho plné šíři a hloubce. Zvláštní důraz kladou na srozumitelnost a praktickou aplikovatelnost probíraných témat a na vzájemné provázání klíčových znalostí. Témata jsou doprovázena případovými studiemi systémů reálného času z různých aplikačních oblastí (automobilismus, letectví, vojenství, počítačové vidění, robotika, výkon a energie atd.), případovými studiemi časovaných vývojových prostředků (prostředky a nástroje pro specifikaci a verifikaci, platformy, programovací jazyky, operační systémy) a problémy, jejich příčinami a řešeními. Studenti se obeznámí se základy i náročností obdobného vývoje a dovedou se vypořádat s typickými problémy, které jej komplikují. Specializovaná cvičení umožňují studentům získat schopnosti a dovednosti takové problémy řešit. Své schopnosti a dovednosti mohou studenti dále prohloubit během řešení semestrálního projektu.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Garant předmětu

Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Studenti získají obecný přehled z oblastí systémů pracujících v reálném čase, jejich vývoje a rozšíření konvenčních, typicky nečasovaných, vývojových prostředků. Studenti budou schopni specifikovat požadavky kladené na systém pracující v reálném čase, modelovat takový systém a ověřit jeho vlastnosti, zkonstruovat systém reálného času vhodnými prostředky (hardware, operační systém atd.) a otestovat jej v provozních podmínkách. Studenti porozumí principům a složitosti vývoje (číslicového) systému splňujícího omezení kladené na (spojitý) reálný čas.
Studenti budou schopni vypořádat se s vývojovým cyklem skutečných, obvykle skrytých vestavných kyber-fyzikálních, systémů (např. pro řízení motoru či ABS v automobilu, řízení silničních a železničních uzlů a přejezdů či řízení autonomních, adaptivních, kooperativních a/nebo kolaborativních systémů), s nimiž se mohou setkat ve svém každodenním životě. Studenti propojí, prohloubí a rozšíří své znalosti, schopnosti a dovednosti nabyté v jiných, typicky izolovaných, oblastech informačních technologií (např. modelování a analýza, hardware, software, spolehlivost, operační systémy a jazyky) a budou schopni vidět tyto oblasti z nových hledisek.

Prerekvizity

Znalost základních principů z oblasti informačních technologií. Pokročilé počítačové dovednosti a schopnosti, středně pokročilé komunikační a samostudijní dovednosti v anglickém jazyce, základní schopnosti v oblasti abstraktního, analytického, logického a kritického myšlení, základní schopnosti pro řešení problémů, základní dovednosti v oblasti programování.

Způsob a kritéria hodnocení

  • Zpracování 4 krátkých technických zpráv k řešení 4 dílčích úloh (až 12 bodů).
  • Půlsemestrální písemný test (až 15 bodů).
  • Vypracování projektu s obhajobou a odevzdáním řešení v daném termínu (až 18 bodů).
  • Veškeré úkoly musí být odevzdány v rámci stanovených termínů; pozdní odevzdání úkolů je hodnoceno 0 body.

Podmínky zápočtu:
Bez podmínek.

Učební cíle

Představit a prověřit pojmy, principy, metody, nástroje a problémy související s vývojem systémů pracujících v reálném čase, od jejich specifikací po jejich nasazení v praxi. Poskytnout studentům teoretické základy a umožnit jim vypořádat se s praktickými inženýrskými problémy z oblasti vývoje systémů pracujících v reálném čase. Podpořit vyučovaná témata případovými studiemi z reálného světa, motivovat studenty k porozumění příčinám problémů a k diskuzi jejich řešení. Vybavit studenty znalostmi, schopnostmi a dovednostmi k vývoji systémů pracujících v reálném čase a umožnit studentům uplatnit nabyté znalosti v rámci specializovaných cvičení a témat projektů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

  • Kontrolována je účast a aktivita během přednášek, cvičení a postup prací na projektu.
  • Případné nahrazování zameškané výuky způsobené překážkou ve studiu bude realizováno dle povahy překážky a jí dotčené výuky, např. vypsáním náhradního termínu či zadáním samostatného (domácího) úkolu. Způsob řešení jiného druhu nepřítomnosti zde není upraven, tj. není vyloučen ani garantován.

Doporučená literatura

Lecture slides/notes available electronically - přednáškové materiály dostupné v elektronické podobě.
Olderog, E.-R., Dierks, H.: Real-Time Systems Formal Specification and Automatic Verification. Cambridge University Press, 2008, 344 p., ISBN 978-0521883337.
Williams, R.: Real-Time Systems Development. Butterworth-Heinemann, 2006, 320 p., ISBN 978-0-7506-6471-4.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MGM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MBI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MBS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIS , 2 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MMI , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    obor MMM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MPV , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MSK , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NGRI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program IT-MGR-1H magisterský navazující

    obor MGH , 0 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MGMe , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod k systémům pracujícím v reálném čase. Motivace ke studiu, organizační záležitosti.
  2. Podpora reálného času ve standardech, jazycích a nástrojích.
  3. Modelování, analýza, návrh a validace systémů pracujících v reálném čase. Formální specifikace a verifikace systémů pracujících v reálném čase.
  4. Hardwarová, softwarová a výpočetní hlediska systémů pracujících v reálném čase. 
  5. Čas, hodiny a uspořádání. Měření a základny času, synchronizace hodin.
  6. Model reálného času. Řízení událostmi a spouštění časem.
  7. Časové vztahy v systémech.
  8. Spolehlivost. Poruchová a zátěžová hypotéza, anomálie a robustnost systémů pracujících v reálném čase.
  9. Komunikace v reálném čase. Mnoho/více jádrové a distribuované systémy pracujících v reálném čase.
  10. Jádra a operační systémy pracující v reálném čase.
  11. Plánování a synchronizace úloh reálného času.
  12. Výkonnostní a energetická hlediska systémů pracujících v reálném čase.
  13. Výzvy, otevřené problémy, trendy a vize v oblasti systémů pracujících v reálném čase. Shrnutí a závěr.

Cvičení na počítači

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Osnova

  1. Seznámení se s dostupným technickým a programovým vybavením.
  2. Praxe v oblasti modelování a analýzy systémů pracujících v reálném čase; specifikace a verifikace časovaných systémů.
  3. Praxe v oblasti měření času, synchronizace hodin a režií systémů pracujících v reálném čase na konkrétním technickém vybavení.
  4. Konstrukce a analýza jednoduchého systému pracujícího v reálném čase na základě řízení událostmi a spouštění časem.
  5. Konstrukce, analýza a testování komplexního systému pracujícího v reálném čase prostředky operačních systémů pracujících v reálném čase.

Projekt

16 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Osnova

  • Individuální nebo skupinový projekt.