Valós idejű és biztonságkritikus rendszerek - MEGSZŰNT

Valós idejű és
biztonságkritikus rendszerek

Tárgykód	VIMIM151
Általános infók
Szak	villany MSc
Kredit	4
Ajánlott félév	1
Tanszék	MIT
Követelmények
KisZH	nincs
NagyZH	nincs
Házi feladat	1 db
Vizsga	írásbeli
Elérhetőségek
Tantárgyi adatlap
Tárgyhonlap

Ismertető

2010

Első féléves tárgy, az elejéből sokminden ismerős lesz azoknak, akik BSc-n is beágyazott rendszerekkel foglalkoztak. A félév közepe táján adják ki a valósidejű részhez kapcsolódó csoportos (2-6 fő) nagyházit. 2010 tavaszán a következő témák voltak meghirdetve, amiket eCos operációs rendszer alatt az ARM-os mitmóttal és a hozzá adott rádiós kártyával kellett megoldani:

• PAR protokoll megvalósítása rádiós linken
• Megszakításos API írása a rádiós kártyához
• CSMA-CA protokoll megvalósítása a rádiós kártyával, a chipen található DQD státusz bit felhasználásával
• Elosztott óraszinkronizáció "Maximális hiba minimalizálása" algoritmussal
• Elosztott óraszinkronizáció "intervallummetszés" algoritmussal
• Bizánci típusú hibákat kiküszöbölő elosztott óraszinkronizáció
• Futó fény

A működő házikat be kell mutatni, és egy kb. 4 oldalas doksit kell hozzá készíteni.

Gyakorlatok a félév során (2010-ben):

• 4 alkalom ARM-os gyakorlat, ahol az eCos-szal, valamint a kommunikációs API-val és az ARM-os panellel ismerkedés a cél. (Szoftvertechnológiával közösen)
• 1 alkalom demonstrációs mérés, ahol az ARM-os panelre írt egyszerű programot vizsgáltunk, egyrészt objektumorientált megvalósítás, SW állapot lekódolása szempontjából, másrészt a végén egy teszt fedettség monitorozó program demonstrációjára került sor.
• 2*fél alkalom biztonságkritikus témakörből feladatmegoldás gyakorlás

Az órán is elhangzó Deadline Monotonic Analysis a diánál bővebben

A kommunikációs IC adatlapja

Vizsgák

2013.06.07

Valósidejű részből (összesen 15 pont):

1. DMA feladat, rekurzív képlet (3 pont)
2. szemafor műveletek (2 pont)
3. flexray - mintavételezés, többségi szavazás (2 pont)
4. earliest deadline first ütemező (2 pont)
   • algoritmus
   • Milyen paramétereket kell ismerni az ütemezéshez?
   • preemptív?
5. óraszinkronizáció - Master-slave algoritmus (2 pont)
6. stack méretét hogyan határozzuk meg (2 pont)
7. OS és RTOS indulás összehasonlítása (2 pont)

Biztonságkritikus részből (összesen 15 pont):

1. megbízhatósági tényező, elektronikus eszközöknél ábra -> kádgörbe (2 pont)
2. szoftvertervezési hibák kijavítása
   • N-verziós programozás, javítóblokkok tulajdonságai (4 pont)
3. ok-következmény analízis (2 pont)
4. megbízhatósági blokkdiagram - párhuzamos esetre, megbízhatóság kiszámítása (2 pont)
5. egy C nyelvű függvényt teszteljük táblázatban lévő bemenetekkel … (kicsit más, mint a mintapélda) (5 pont)
   • hány független út van?
   • döntési ág, utasítás fedettség
   • ha szükséges, akkor kiegészítés

2010.06.07

Valósidejű részből (összesen 15 pont):

1. Deadline Monotonic Analysis nem blokkoló taszkokkal és oprendszer időigényét nem figyelembe véve.(3 pont)
   • Worst case válaszidő képlet
   • Példa taszkokra (egyik "interrupt"-nak elnevezve) válaszidő számítás
   • Annak eldöntése, hogy a határidők tarthatók-e
2. Intervallum metszéses elosztott óraszinkronizáció ismertetése (3 pont)
3. Futókhoz időmérőt vizsgálunk. Adott két rádiós node, amelyek időt mérnek, egyik a startnál, másik a célnál. A startnál lévő a "mester", ő mondja meg a célnál lévőnek, hogy mennyi az idő. Ezt a célban lévő node változtatás nélkül elfogadja és beállítja az óráját. Az órák driftje δ = 10^-5, a kommunikáció késleltetése 0,5 ms, ennek szoftverre visszavezethető jittere +/-0,2 ms.
   • Mekkora a szinkronizáció után maradó óra bizonytalanság? (h = 0,5+0,2 = 0,7 ms)
   • Milyen gyakran kell szinkronizálni, hogy az együttfutás 2 ms-on belül maradjon? (a két órában a drift ellenkező előjelű lehet, ezért $h+2{\delta }T_{sync}<2ms$, amiből $T_{sync}<65s$)
4. Earliest deadline first ütemező.
   • Algoritmus ismertetése.
   • Milyen paramétereket kell ismerni az ütemezéshez?
   • preemptív-e?
5. Hard RT és soft RT összehasonlítása csúcsterhelés alatti viselkedés szempontjából (2 pont)
6. szemafor műveletek

Biztonságkritikus részből (összesen 15 pont):

1. Meghibásodási ráta
   • definíció
   • ábra elektronikus alkatrészeknél
   • megbízhatósági fv. meghibásodási rátával felírva
2. Integrációs teszt: alulról felfele ill. fentről lefele összehasonlítás
   • Melyiknél kell teszt csonkot írni és miért?
   • Melyiknél kell végrehajtót írni és miért?
   • Egy blok megváltoztatása esetén mit kell újratesztelni?
   • Hogyan kombináljuk a kettőt futtató rendszer integrációjánál?
3. Tranziens HW Hiba kezelése
   • Az órán tárgyalt hibakezelési módok ismertetése (Előrelépő/visszalépő)
   • Melyik mód esetén fontosabb a hiba pontos detektálása? (Előrelépőnél, mert abból következtet a helyesre)
4. Helyreállító blokkok
   • Blokkvázlat
   • Mikor használható a módszer? (A modul eredményének helyességére meghatározható egy vizsgálati kritérium)
   • Példa: 2 variáns, első p1, második p2 valószínűséggel hibáz, a hihetőség vizsgálat a jó eredményt pe valószínűséggel hibásnak ítéli, rosszat nem téveszt jónak. Felrajzolandó az eseményfa.
   • Mi azoknak a forgatókönyveknek a valószínűsége, amiknél nem elérhető a szolgáltatás?
5. volt még egy feladat

A vizsga ideje 60 perc volt.

2010.06.14

Valósidejű részből (összesen 15 pont):

1. DMA-s feladat
   • Worst case válaszidő képlete
   • Példa taszkokra (egyik "interrupt"-nak elnevezve), ki kellett számítani a worst-case válaszidőt
   • Annak eldöntése, hogy a határidők tarthatók-e
2. Mi a bizánci típusú hiba? Milyen algoritmussal védekezünk ellene?
3. Hasonlítsa össze az RTOS és ált. OS-t rendszer indulása szempontjából!
4. Mi a deadlock? Rajz! Hogy védekezünk ellene a pillanatnyi öröklés algoritmussal?
5. Mennyire jó RT a stack memória foglalás? A fgv-ek újrahívhatóak-e? Memória kezelés szempontjából biztonságos?
6. Mailbox küldésnél mi az előnye és hátránya, ha csak az üzenet tartalmának pointerét küldjük, és magát a tartalmat nem? (előny: kevesebb memóriafoglalás, hátrány: tartalom elveszhet, ha a memóriaterület valamiért felülíródik a másik task általi kiolvasás előtt)
7. Előnyös-e egy RT rendszerben, ha a proci kihasználtsága 100%? Miért? (Nem, mert egyrészt a tápforrás szűk keresztmetszet lehet, másrészt a proci élettartalma csökken.)

Biztonságkritikus részből (összesen 15 pont):

1. Szoftver tervezési hibák kezelése:
   • típusai, ezek rövid leírása (N-verziós progr., javító blokkok)
   • melyiknél mennyi a tolerált hiba
2. Hardver, szoftver, hibrid monitorozás összehasonlítása
   • melyiknél hogy történik a triggerelés, felműszerezés, regisztrálás
   • melyiknél jelentkezik az ún. szemantikai hézag
3. Az ok-következmény analízis rövid leírása, mi az előnye az eseményfa analízishez képest?
4. Add meg a megbízhatóság képletét, ha TMR-rel kezelt hardver hibáról van szó. Meg volt adva r a modulokra, és r a szavazóra.
5. Adva volt egy C nyelvű programkód (szinte ugyanaz, mint a példában, csak az if-en belül volt a switch, továbbá a feltétel ÉS feltétel volt), és pár futtatott teszt. Mekkora a teszt fedettség (útra, döntési ágra, feltétel kombinációra), hány független út bejárásával tesztelhető a kódrészlet, ha szükséges, egészítsd ki a teszt sorozatot.

A vizsga ideje 60 perc, sietni kell.