Voorkennis: C, basiskennis microprocessoren (bij voorkeur ARM7 processor)

Transcriptie

1 Real Time Operating Systems (RTOS) Voorkennis: C, basiskennis microprocessoren (bij voorkeur ARM7 processor) Kennis nodig voor: Operating systems Niveau: inleidend Diplomavoorwaarde: bachelor, schakelprogramma Opleidingsfase: derde fase en schakelprogramma Werkvorm: college Nagestreefde competenties Kennis en inzicht K1 Wetenschappelijk-disciplinaire basiskennis en inzicht bezitten Ingenieursvaardigheden (I) I1 Problemen analyseren en oplossen I2 Ontwerpen en/of ontwikkelen Generieke vaardigheden (G) G1 Informatie verwerven en verwerken G2 Communiceren met vakgenoten en niet-vakgenoten G3 Kritisch reflecteren Nagestreefde leerresultaten 1. Gevorderde toepassingsgerichte kennis, inzicht en vaardigheden hebben in het specialisme met aandacht voor de actuele ontwikkelingen van de technologie en techniek (zie voor de concrete invulling de aanvullende leerresultaten per specialisme). 2. Gevorderd, toepassingsgericht inzicht hebben in geavanceerde theorieën en - methodes voor het schematiseren en modelleren van processen of systemen en aanwending ervan bij het oplossen van problemen binnen het specialisme. 3. Schriftelijk en mondeling communiceren over het eigen vakgebied in de opleidingstaal en de voor het specialisme relevante taal of talen. 4. Over het vakgebied talig en grafisch communiceren en presenteren aan vakgenoten en aan leken.

2 Nagestreefde domeinspecifieke competenties/leerresultaten De student kent het antwoord op volgende vragen over een RTOS (real time operating system): 1. Wat is de functionaliteit van de scheduler? (multitasking, context switch, dispatcher, scheduling algoritmen) 2. Wat zijn tasks? Zijn er soorten? Wat zijn de toestanden (omschrijf!) van een taak? Wat zijn task priorities? Wat is CPU starvation? Wat is de structuur van een task? Wat is de TCB (stack!)? 3. Semaforen: wat, hoe werken ze, verschillende soorten (incl. mutex), hoe task blokkeren? 4. Wat is een mutex priority inversie? Hoe ga je dat vermijden? 5. In welke architecturen kan je semaforen (mutex) gebruiken om te synchroniseren? 6. Wat is een message queue, hoe werken ze, wat zijn de toestanden, geheugengebruik, architecturen? Wat is een mailbox? 7. Wat is een pipe, verschil met een message queue? Welke toestanden kunnen ze hebben? Welke soorten zijn er? 8. Event registers: wat zijn ze, hoe kan je ze gebruiken? 9. Wat zijn timers? Wat is een PIT? Hoe wordt deze gebruikt? 10. Bespreek memory management: heap, fragmentatie, malloc, free, memory manager, cache en virtueel geheugen. 11. Hoe ga je modulariseren? (I/O, richtlijnen) 12. Bespreek RMA en extended RMA. 13. Bespreek synchronisatie: soorten (resource en activiteit), barrier, rendez-vous, methoden en architecturen. 14. Wat is deadlock? Wanneer ontstaan ze? Wat is tijdelijke deadlock? Wat is deadlock preventie en avoidance? 15. Wat is priority inversion? Hoe ga je dit vermijden? Bovendien kent de student het antwoord op volgende vragen over besturingssystemen (operating systems) in het algemeen: 1. Toestanden van processen op een klassiek besturingssysteem. 2. Verband processen en threads 3. Welke taken laat je best door een thread uitvoeren? Wat is de functionaliteit van een thread? 4. Wat zijn de soorten threads? (user level en kernel level) Wat is het verschil? 5. Welke winst kan je halen uit het gebruik van threads op een multicore systeem? 6. Wat zijn de verschillende types scheduling, welke algoritmen kan men daarbij gebruiken? 7. Welke operaties kan je op een bestand uitvoeren? 8. Bespreek de verschillende soorten bestandsorganisaties (en toegang): sequentieel bestand, geïndexeerd sequentieel bestand, geïndexeerd bestand, gehashed bestand EVC kandidaten lezen 'de student' als 'de EVC kandidaat'.

3 Implementatie van competenties en leerresultaten De leerstof biedt de wetenschappelijke-disciplinaire basiskennis en inzichten aan. Het doel van dit vak is dat de student de basisbegrippen van real time operating systemen kent en kan toepassen. De student moet in staat zijn de (technische) literatuur in dit domein te begrijpen en zich de aangeboden kennis eigen te maken. In het bijhorende laboratorium leert de student zij kennis toe te passen om een (eenvoudig) toepassingsgericht probleem op te lossen door het ontwerpen van een (of verbeteren van een bestaand) (klein) systeem. Studiemateriaal Cursus: - Real Time Operating Systems (afdruk Powerpoint) - Real Time Concepts Naslagwerk (basis van de cursus): Real Time Concepts for Embedded systems Qing Li, Caroline Yao ISBN: Het studiemateriaal is alleen Engelstalig!

4 Evaluatie Evaluatievorm: tijdens de examenperiode: schriftelijk examen Gebruik van leermateriaal tijdens het examen: gesloten boek, rekenmachine Vraagvorm: open vragen De leerstof biedt de wetenschappelijke-disciplinaire basiskennis en inzichten aan die vanzelfsprekend zal worden geëxamineerd. Vanzelfsprekend is de volledige leerinhoud te kennen voor het examen. Met het examen kan de student aantonen dat hij informatie, ideeën, problemen en oplossingen kan communiceren met de docent (als specialist) in de terminologie van het vakgebied (vb. Engelstalige vaktermen,...). Het examen is een klein wetenschappelijk rapport. De antwoorden moeten dus logisch worden opgebouwd en met orde geformuleerd zodat de student aantoont dat hij/zij op een wetenschappelijke wijze zelfstandig kan denken, redeneren en handelen (ontwerpen), een gevorderd begrip heeft van de kennis in het vakgebied en de actuele ontwikkelingen erin kan volgen. Er wordt de nodige aandacht besteed aan niet-talige communicatie: men kan veel beter antwoorden met een figuur (schakeling, blokschema, principeschema,...) en enkele begeleidende zinnen. Er moet eveneens de nodige aandacht worden besteed aan het zoveel mogelijk voorkomen van taal- en spelfouten. Alle mogelijke examenvragen zijn ter beschikking. Bij een EVC aanvraag worden andere evaluatievormen gebruikt.

5 Volgende onderwerpen verdienen speciale aandacht: Functionaliteit van de scheduler? (multitasking, context switch, dispatcher, scheduling algoritmen) Tasks? Zijn er soorten? Wat zijn de toestanden van een taak? Wat zijn task priorities? Wat is CPU starvation? Wat is de structuur van een task? Wat is de TCB (stack!)? Semaforen: wat, hoe werken ze, verschillende soorten (incl. mutex), hoe task blokkeren? Wat is een mutex priority inversie? Hoe ga je dat vermijden? Synchronisatie met semaforen (mutex) Message queue: hoe werken ze, wat zijn de toestanden, geheugengebruik, architecturen? Wat is een mailbox? Wat is een pipe, verschil met een message queue? Welke toestanden kunnen ze hebben? Welke soorten zijn er? Event registers: wat zijn ze, hoe kan je ze gebruiken? Timers? Wat is een PIT? Hoe wordt deze gebruikt? Memory management: heap, fragmentatie, malloc, free, memory manager, cache en virtueel geheugen. Hoe ga je modulariseren? (I/O, richtlijnen) RMA. Synchronisatie: soorten (resource en activiteit), barrier, rendez-vous, methoden en architecturen. Deadlock? Wanneer ontstaan ze? Wat is tijdelijke deadlock? Wat is deadlock preventie en avoidance? Priority inversion? Hoe ga je dit vermijden?