Real-Time and Embedded Systems

Seminar Echtzeitsysteme und Eingebettete Systeme

 AG Echtzeitsysteme und Eingebettete Systeme

Sommersemester 2015

Sinn dieses Seminars ist es, sich mit einem Themengebiet aus dem Bereich der Echtzeitsysteme und Eingebetteten Systeme intensiv und selbständig wissenschaftlich auseinanderzusetzen. Das Thema ist in einem mündlichen Vortrag und einer schriftlichen Ausarbeitung zusammenzufassen. Ein weiterer Sinn dieses Seminars ist es, das Arbeiten in strukturierten zeitlichen Abläufen zu üben, wie es z.B. für Workshops/Tagungen üblich ist. Beide Aspekte sind erfahrungsgemäß eine gute Vorbereitung auf die Anfertigung einer Abschlussarbeit.

Dieses Seminar wird in zwei Varianten angeboten, als Bachelor-Modul und als Master/Diplom-Modul. Im Vergleich zum Bachelorseminar erwartet das Masterseminar eine größere Einbeziehung von verwandten Arbeiten, und dementsprechend eine umfangreichere Ausarbeitung und Präsentation (siehe unten).

Voraussetzungen:

Für Diplomstudierende ist das Vordiplom Voraussetzung für die Teilnahme am Seminar.

DozentInnen:

Reinhard v. Hanxleden (rvh@informatik.uni-kiel.de)
Steven Smyth (ssm@informatik.uni-kiel.de)
Insa Fuhrmann (ima@informatik.uni-kiel.de)

Themen

Die Themen sind nun zur Reservierung freigegeben! Reservieren können nur Bachelorstudierende, die diesem Seminar zugeteilt wurden (diese sollten bereits eine Begrüßungsmail bekommen haben), sowie Masterstudierende (hier ist eine zentrale Zuteilung nicht erforderlich, aber die Zahl der Plätze ist begrenzt. Auch hier gilt first come, first served.).

Die Themenreservierung erfolgt per Email an alle DozentInnen und ist erst bei positiver Rückmeldung erfolgreich. Bei mehreren Bewerbungen für ein Thema erfolgt die Entscheidung nach der Reihenfolge des Eingangs der Reservierungsanfragen.

Reservierte Themen werden durch Voranstellung des Namens der Bearbeiterin / des Bearbeiters gekennzeichnet.

Es ist möglich, dass die angegebenen Links teilweise nur aus dem Uninetz zugänglich sind.

Themen:

1. Mirko Dohrendorf: Michael Zimmer, David Broman, Chris Shaver, Edward A. Lee, "FlexPRET: A Processor Platform for Mixed-Criticality Systems", Proceedings of the 20th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Application Symposium (RTAS), April, 2014, PDF hier

2. Milad Rahimi-Barfeh: David Broman, Patricia Derler, and John C. Eidson, "Temporal Issues in Cyber-Physical Systems", Journal of Indian Institute of Science, Vol. 93, No.3, pages 389-402, 2013, PDF hier

3. Yella Lasch: Eugene Yip, Partha S. Roop, Morteza Biglari-Abhari, Alain Girault, "Programming and Timing Analysis of Parallel Programs on Multicores", ACSD 2013, pages 160-169, PDF hier

4. Yooseong Kim, David Broman, Jian Cai, and Aviral Shrivastaval, "WCET-Aware Dynamic Code Management on Scratchpads for Software-Managed Multicores", In /Proceedings of the 20th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Application Symposium (RTAS 2014)/, Berlin, Germany, 2014, PDF hier

5. René Bahr: David Broman, Edward A. Lee, Stavros Tripakis, and Martin Törngren, "Viewpoints, Formalisms, Languages, and Tools for Cyber-Physical Systems", In /Proceedings of the 6th International Workshop on Multi-Paradigm Modeling (MPM 2012)/, Innsbruck, Austria, ACM, 2012, PDF hier

6. Edward A. Lee, "Constructive Models of Discrete and Continuous Physical Phenomena", IEEE Acces, Vol. 2, pages 797-821, August 7, 2014, PDF hier   Wir empfehlen dieses Thema für Masterstudierende

7. David Broman, Christopher Brooks, Lev Greenberg, Edward A. Lee, Michael Masin, Stavros Tripakis, Michael Wetter,  "Determinate Composition of FMUs for Co-Simulation", 13th International Conference on Embedded Software (EMSOFT), Montreal, Canada, September 29 - October 4, 2013, PDF hier  Wir empfehlen dieses Thema für Masterstudierende

8. Patricia Derler, Edward A. Lee, Alberto Sangiovanni-Vincentelli, "Modeling Cyber-Physical Systems", Proceedings of the IEEE (special issue on CPS)/, 100(1):13-28, January 2012, PDF hier

9. Francesca Rybicki: Pengcheng Huang, Pratyush Kumar, Georgia Giannopoulou, Lothar Thiele, "Energy Efficient DVFS Scheduling for Mixed-Criticality Systems", EMSOFT 2014, PDF hier

10. Björn Döbel, Hermann Härtig, "Can We Put Concurrency Back Into Redundant Multithreading?", EMSOFT 2014, PDF hier

11. Jan Witzany: Kan Zhong, Tianzhend Wang, Xiao Zhu, Linbo Long, Duo Liu, Weichen Liu, Zili Shao, Edwin H.-M. Sha, "Building High-Performance Smartphones via Non-Volatile Memory: The Swap Approach", EMSOFT 2014, PDF hier

12. Lars Olsson: Sisu Xi, Meng Xu, Chenyang Lu, Linh T.X. Phan, Christopher Gill, Oleg Sokolsky, Insup Lee, "Real-Time Multi-Core Virtual Machine Scheduling in Xen", EMSOFT 2014, PDF hier

13. Ahmed Alhammad, Rodolfo Pellizzoni, "Schedulability Analysis of Global Memory-predictable Scheduling", EMSOFT 2014, PDF hier

14. Nelson Tavares de Sousa: Miloš Panic, Eduardo Quiñones, Pavel G. Zaykov, Carles Hernandez, Jaume Abella, Francisco J. Cazorla, "Parallel Many-Core Avionics Systems", EMSOFT 2014, PDF hier

15. Jan-Michael Reese: Huping Ding, Yun Liang, Tulika Mitra, "WCET-centric partial instruction cache locking", DAC 2012, PDF hier

16. García-Valls, Marisol, Tommaso Cucinotta, and Chenyang Lu. "Challenges in real-time virtualization and predictable cloud computing." Journal of Systems Architecture 60.9 (2014): 726-740, PDF hier

 

Termine:

Mi, 15.4. 11:15 Vorbesprechung/Kick-Off, Latex/Git Kurzeinführung, CAP4, R1115, Slides

Do, 16.4. Frist für die Themenauswahl

Di, 5.5. 12:00 Uhr mittags Abgabe Ausarbeitungsgerüst (Abstract, Einleitung, Gliederung, Stichworte zum Inhalt der Kapitel, Bibliographie)

Do, 7.5. Individualtermine

Di, 26.5. 12:00 Uhr mittags Abgabe der Erstversion der vollständigen Ausarbeitung

Do, 28.5. Individualtermine

Do, 4.6. 12:00 Uhr mittags Abgabe der Review-Version der Ausarbeitung

Do, 4.6. anschließend Zuordnung Ausarbeitungen/Reviewer (per Email)

Do, 11.6. 12:00 Uhr mittags Abgabe der Reviews

Do, 11.6. 15:30 Uhr Vortrag zur Gestaltung einer guten Präsentation (starring: cds)

Di, 30.6. 12:00 Uhr mittags Abgabe der Vortragsfolien und Handoutfolien (siehe Hinweise unten)

Do, 2.7. Individualtermine

Mi, 8.7. 8:00 Uhr morgens Abgabe der Endversionen der Vortragsfolien, Handouts und Ausarbeitungen, anschließend Druck der Proceedings (incl. Ausarbeitungen und Handoutfolien) 

Do, 9.7. ganztägig Blockseminar mit Vorträgen, Ausklang im Jack's Kitchen (ACHTUNG, neuer Ort) (evt. mit Notenvergabe)

 

Agenda (vorläufig, Änderungen vorbehalten)

Das Blockseminar findet am 9.7. ab 9:00 Uhr ganztägig statt, in der Leibnitzstraße 1, Seminarraum 105b (LS1 - R.105b).

zeitlicher Ablauf (vorläufig):

09:00 Uhr   Begrüßung (Dozenten)

09:10 Uhr   René Bahr: Viewpoints, Formalisms, Languages, and Tools for Cyber-Physical Systems

09:40 Uhr   Mirko Dohrendorf: FlexPRET: Eine Prozessorplattform für gemischt-kritische Systeme

10:10 Uhr   Milad Rahimi-Barfeh: Zeitliche Probleme in Cyber-physischen Systemen

10:40 Uhr   Pause

11:10 Uhr   Jan-Michael Reese: WCET-Centric Partial Instruction Cache Locking

11:40 Uhr   Jan Witzany: Swapping in Smartphones

12:10 Uhr   Mittagspause mit gemeinsamem Mittagessen und Spaziergang

14:00 Uhr   Lars Olsson: Real-Time Multi-Core Virtual Machine Scheduling in Xen

14:30 Uhr   Yella Lasch: Programming and Timing Analysis of Parallel Programs on Multicores

15:00 Uhr   Pause

15:30 Uhr   Francesca Rybicki: Energy Efficient DVFS Scheduling for Mixed-Criticality Systems

16:00 Uhr   Nelson Tavares de Sousa: Integrated Modular Avionics on Many-Core Systems

16:45 Uhr   Abschließende Worte (Dozenten)

17:00 Uhr   Ende des Seminars - Ausklang im Jack's Kitchen (ACHTUNG, geänderter Ort) (evt. mit Notenvergabe)

Achtung: Bitte ein wenig Pufferzeit zum Ende des Seminars mit einplanen!

Die Teilnahme am gesamten Seminartag ist Pflicht für alle, die einen Schein in diesem Seminar erwerben wollen!

Der gemeinsame Abschluss im Jack's Kitchen ist davon ausgenommen, wer nicht teilnehmen möchte, melde sich aber bitte bei

den DozentInnen (wegen der Tischreservierung).

Für Kaffee/Tee sowie kalte Getränke und einen kleinen Snack in den Kaffeepausen wird gesorgt.

                                                                               

Ausarbeitung, Vortrag, Review

Das Seminar beinhaltet die Erstellung einer Ausarbeitung, eines Vortrags, und zweier Reviews.

Die Ausarbeitung soll eine Übersicht über das behandelte Themengebiet darstellen. Sie sollte so verfasst sein, dass sie von einen fortgeschrittenen Bachelor-Informatikstudenten gut verstanden werden kann. Die Ausarbeitung soll 6 (Master/Diplom) bzw. 4 (Bachelor) Seiten umfassen, nicht mehr und nicht weniger, und den ACM LaTeX-Style verwenden. Für mögliche Vorlagen zu den Ausarbeitungen siehe die Proceedings der früheren Seminare. Auch empfehlenswert ist ein Blick in die Hinweise für die Anfertigung einer Abschlussarbeit.

Der Vortrag soll 40 Minuten (Master/Diplom) bzw. 25 Minuten (Bachelor) lang sein. Das Vortragsprogramm wird etwas zusätzliche Zeit für Fragen (5 min) einplanen. Zu dem Vortrag sollen Folien erstellt werden, zum Beispiel mit LaTeX Beamer (siehe unten). Die Vortragsfolien sollten Seitennummern enthalten. Sollte das Thema auch eine konkrete Implementierung behandeln, ist eine entsprechende kurze Tool-Demo im Rahmen des Vortrages sinnvoll. Die Arbeitsgruppe bietet jedem/r Vortragenden an, eine Videoaufnahme des Vortrags zu erstellen und dem/r Vortragenden anschließend zur Verfügung zu stellen.

Ein Review einer Ausarbeitung besteht aus folgenden zwei Komponenten:

  1. Generellen Anmerkungen (was gefällt Ihnen/gefällt Ihnen nicht, zu Inhalt, Gliederung und Lesbarkeit) sowie generelle Verbesserungsvorschläge etc. Mindestens eine halbe Seite, abgegeben als PDF-Datei.
  2. Detaillierteren Korrekturen als elektronisch annotierte PDF-Version der Review-Version der Ausarbeitung. Es empfiehlt sich, hier nur mit dem Adobe Reader zu arbeiten, da Annotationen verschiedener PDF-Viewer oft inkompatibel sind.

Ein eingescannter, handschriftlich annotierter Ausdruck der Ausarbeitung (generelle Anmerkungen sind auch hier erforderlich!) ist notfalls auch ok, wenn gut lesbar, sollte aber vermieden werden. Die Zuordnung Paper/Reviewer geschieht kurzfristig nach dem Abgabetermin für die Review-Versionen der Ausarbeitungen, basierend auf den dann abgegebenen Ausarbeitungen.

Beispiele zur Ausarbeitung und zu Vortragsfolien finden sich in den Proceedings früherer Seminare.

Jede(r) Seminarteilnehmer(in) erhält die Proceedings des laufenden Seminars.

Namenskonventionen

Auch wenn das Einchecken von generierten Binärdateien generell eher vermieden werden sollte, sind für dieses Seminar auch die folgenden pdfs einzuchecken, um unnötige Compilierungsschwierigkeiten bei Dozenten und Reviewern zu vermeiden. Grafiken sollten in einem Unterordner (z.B. "images") abgelegt werden. Grafiken sollten weiterhin möglichst skalierbare  Verktorgrafiken sein, die als PDF eingebunden werden können. Nicht einzuchecken sind temporäre Dateien (.aux etc.).

Die Namen für die Dateien, die im Git abzulegen sind, sollen wie folgt (gleichartig) aufgebaut sein. Bitte halten Sie sich von Anfang an an diese Namenskonventionen. Das vermeidet unnötige Sucherei, bewahrt uns vor späteren Schwierigkeiten mit automatischen Skripten und macht umständliches Umbenennen überflüssig.

  • Ausarbeitung: <login>/sem15ss-<login>.[tex/pdf]
  • Vortragsfolien: <login>/sem15ss-<login>-talk.[tex/pdf]
  • Handoutfolien - ohne Animationen, für Ausdrucke und die Proceedings: <login>/sem15ss-<login>-handout.[tex/pdf]
  • Review (generelle Anmerkungen): <login review-Empfänger>/sem15ss-<login review-Empfänger>-reviewnotes-<login Reviewer>.[pdf]
  • Review (annotiertes PDF): <login review-Empfänger>/sem15ss-<login review-Empfänger>-review-<login Reviewer>.[pdf] (Beispiel also: Steven (ssm) reviewt die Ausarbeitung von Insa (ima) und checkt das Review-PDF mit dem Namen sem15ss-ima-review-ssm.pdf im Ordner ima des Seminarrepositorys ein.

Anmerkung: Die Handoutfolien unterscheiden sich von den Vortragsfolien dadurch, dass die Handoutfolien keine Animationen für die Präsentation am Beamer enthalten. Beim Arbeiten mit der latex-beamer Klasse können Handoutfolien durch das Hinzufügen eines optionalen Argumentes bei der Deklaration der Dokumentenklasse generiert werden ("\documentclass[trans]{beamer}").

Benotung

Das Seminar ist benotet. Die Endnote basiert auf den einzelnen Meilensteinen (Versionen der Ausarbeitung, Reviews, Folien, Vortrag). Es werden jeweils die Qualität sowie die Rechtzeitigkeit (siehe Terminplanung) bewertet. Das Nicht-Einhalten von Terminen kann zum Nicht-Bestehen des Seminars führen.

Technisches

  • Reichlich Dokumentation zum Git Source Code Management System findet man unter http://www.git-scm.com/.
  • Für den Zugriff auf das Repository müssen wir Sie in unserem Stash dafür freischalten. Das sollten wir anhand der Teilnehmerliste prima tun können. Falls Sie keinen Zugriff auf das Repository bekommen, schreiben Sie uns eine E-Mail.
  • Git-Repository auschecken: git clone ssh://git@git.rtsys.informatik.uni-kiel.de:7999/sem/15ss-rt-emb.git
    • Um die Erstellung der Proceedings zu erleichtern, richten Sie sich bitte nach den oben beschriebenen Namenskonventionen.
  • ACM Style in deutscher oder englischer Version. Im Git Repository befinden sich im Unterverzeichnis init/ eine Reihe von Dateien, welche Sie als Vorlage nehmen können (siehe README.txt).
  • Wir benutzen pdflatex (erstellt PDF Dateien) und nicht direkt latex (erstellt DVI Dateien)
    • sind im Prinzip gleich zu benutzen
    • Hauptunterschied ist die Einbindung von Grafiken. In pdflatex siehe z.B. http://latex.mschroeder.net/#grafiken (Es sollte immer eine komplette figure Umgebung mit caption, label und Referenz im Text benutzt werden!)
    • Von der Kommandozeile aus kann ein pdf mit "rubber -d sem15ss-<login>" erstellt werden (rubber ruft automatisch pdflatex und bibtex auf).
  • Bibliographie: Siehe ACM Beispiel (hier werden die Bibliographielemente in eine eigene *.bib Datei ausgelagert). Manuell wird dann einmal pdflatex dokument.tex aufgerufen. Dies erzeugt eine dokument.aux Datei. Darauf wird bibtex dokument.aux aufgerufen und dann nochmal zweimal pdflatex dokument.tex. Erst dann sind die Bibliographieelemente richtig im pdf-file.

Weiterführende Hinweise / Links

Generell ist es empfehlenswert, aus dem Uni-Netz heraus nach verwandten Publikationen zu suchen, da man hier Zugriff auf einige Online-Blbliotheken bekommt. Zur Suche empfehlen sich folgende Suchmaschinen und Seiten: