Proseminar: Technische Anwendungen der Informatik: Hardware- und Software-Entwicklung Eingebetteter Systeme

Beschreibung

In diesem Proseminar sollen die Grundlagen wissenschaftlichen Arbeitens an Hand von aktuellen Themen der Hardware- und Software-Entwicklung Eingebetteter Systeme (ES) erlernt werden. Das Proseminar ist für Bachelorstudenten vorgesehen. Es gliedert sich in zwei Hauptthemen:

Entwicklung von eingebetteter Hardware

Anders als Desktop Hardware werden eingebettete Systeme häufig für spezielle Anwendungen in extremen Umgebungen entwickelt. Einige Anwendungsfelder (Automotive, Aerospace, …) erfordern sehr starke physikalische Robustheit gegenüber Temperatur, Strahlung, thermische und elektrische Spezifikationen etc. Andere Anwendungsfelder benötigen neben Energieeffizienz und Spitzenleistung auch extrem stromsparende Modi zur Steigerung der Akkulaufzeit (z.B. Mobiltelefone, Tablets …). Dieser Teil des Seminars behandelt folgende Themenvorschläge (immer nur ein Aspekt):

• Entwicklung eingebetteter Systeme mittels rekonfigurierbarer Hardware (FPGA, Zynq, CGRA/DRPs, ARM Prozessoren, … )
• Möglichkeiten zur Härtung von Halbleiter-basierten Systemen (Duplikations-basierte Techniken DWC/TMR, Checker-basierte Methoden z.B. Prüfsummen, Dynamische Funktionale Verifikation, technologische Aspekte wie Transistor Dimensionierung, Speicherzellen Design etc.)
• Grundlagen des ES Hardwareentwurfs (ASIC)
• Eigenschaften innovativer Halbleiterprozesse zur Fertigung von energieeffizienten Hochleistungschips (STMicro’s 28nm Prozess und dessen Eigenschaften, Nutzung moderner Prozesse mit z.B. Dynamischer Spannungs- und Frequenzanpassung unter Ausnutzung und Abwägung von Substratvorspannung etc.)

Entwicklung und Testen von eingebetteter Software

Eingebettete Software wird häufig in sicherheitskritischen Anwendungen eingesetzt. Fehler in eingebetteter Software können unerwünschte oder sogar gefährliche Situationen verursachen. Daher ist es wichtig, dass eine Software fehlerfrei und robust ausgeführt werden kann (z.B. eine ABS-Steuersoftware).  Hierfür ist ein systematischer Entwicklungsprozess der Software bedeutend. Fundament einer qualitativ hochwertigen Software ist die Entwicklung basierend auf bewährten Architektur- und Entwurfsmustern. Zur Sicherstellung der Ausfallsicherheit sind automatisierte Test- und Verifikationsverfahren notwendig. Dieser Teil des Seminars behandelt folgende Themenvorschläge:

• Entwicklungsprozessmodelle für eingebettete Software
• Architekturen und Entwurfsmuster für eingebettete Software
• Beschreibungssprachen für eingebettete Software
• Testgetriebene Entwicklung eingebetteter Software
• Modell-basiertes Testen
• Runtime Verification

Gerne können auch eigene Themenvorschläge der Studenten bearbeitet werden.

Bemerkung

Der Umfang des Proseminars beinhaltet die Erstellung einer Ausarbeitung (in Form eines fiktiven Konferenzbeitrags) sowie eines Vortrags, wie er üblicherweise in diesem Kontext gehalten wird. Die Benotung erfolgt zu 2/3 über die Proseminararbeit und zu 1/3 über den Vortrag. Details zu den Kriterien werden bei der Vorbesprechung bekanntgegeben.

Die Vorbesprechung des Seminars findet am 20.4.2015 von 16:00-18:00 Uhr in Raum A302 statt. Wir erbitten eine vorherige Anmeldung per E-Mail bei den Dozenten (Kühn oder Eichelberger).