VorlesungFormale Grundlagen von Schaltnetzen

lich willkommen

Kommentierte Folien

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Das Ziel

Grundkenntnisse in

Technische Informatik,

einer zunehmend wichtigen Ergänzung der allgemeinen Informatik erwerben:

 

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Technische Informatik = die ganze Informatik

• Rechnerhardware• Rechnernetze• Betriebssysteme• Programmierung• Datenbanken• Theorie• Anwendung (Technische)

– Medizintechnik– Automobiltechnik– Robotik– Haustechnik– Kommunikationstechnik

Schlagwörter: Eingebettete Systeme Echtzeitsysteme

Was versteht man darunter?

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Eingebettetes System ???????

• Ein Computer, – der nicht wie ein Computer aussieht– der mit seiner (technischen) Umgebung zusammenarbeitet– der eine einfache oder gar keine Benutzeroberfläche besitzt– der Teil eines anderen technischen Systems ist

Beispiele: Automobil, Handy, iPOD, Medizinische Geräte,Fertigungsautomaten, Roboter u.v.a.m.

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Eingebettete Systeme – eine technische Revolution

• Revolutionäre Entwicklung ähnlich wie PC und Internet

• Industrien der unterschiedlichsten Anwendungs-bereiche haben einen neuen gemeinsamen Kernbereich:

• Software-intensive,• in Datennetze eingebundene,• multimediale Daten verarbeitende Eingebettete Systeme

2005:

10 Milliarden/JahrEingebettete Prozessoren

18% Wachstum/Jahr

Informatik macht Geräte intelligent (smart)

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„smarte“ Haustechnik

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Haustechnik - gestern

Ein Mensch, vorm Urlaub, wahrt sein Haus,Dreht überall die Lichter aus,In Zimmern, Küche, Bad, Abort-Dann sperrt er ab, fährt heiter fort.Doch jäh, zu hinterst in Tirol,Denkt er voll Schrecken: „Hab ich wohl?“Und steigert wild sich in den Wahn,Er habe dieses nicht getan.Der Mensch sieht schaudervoll im Geiste,Wie man gestohlen schon das meiste,Sieht Türen offen, angelweit.Das Licht entflammt die ganze Zeit!Zu klären solchen Sinnestrug,Fährt Heim er mit dem nächsten Zug

Der Urlaub

Von Eugen Roth

Heute: Kontrolle über Ihr Heim: Fernsteuerung per Handy oder

Telefon von Heizung, Licht, Jalousien und elektronischen

Geräten nach Ihren Vorstellungen.

Heute: Automatische Signalisierung bei Einbruch und Störungen per Telefon.

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Haustechnik - gestern

Und ist schon dankbar bloß zu sehn:Das Haus blieb wenigstens noch steh‘n!Wie er hinauf die Treppen keucht:Kommt aus der Wohnung kein Geleucht?Und plötzlich ist‘s dem armen Manne,Es plätschre aus der Badewanne!Die Ängste werden unermessen:Hat er nicht auch das Gas vergessen?Doch nein! Er schnuppert, horcht und äugtUnd ist mit Freuden überzeugt,Daß er – hat er‘s nicht gleich gedacht? -Zu Unrecht Sorgen sich gemacht.Er fährt zurück und ist nicht bang. –Jetzt brennt das Licht vier Wochen lang

Sicheres Ausschalten des Herdes und anderer Verbraucher beim

Verlassen des Hauses.

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Haustechnik heute

• spega haustechnik (Zur Anzeige dieser Animation muss zuvor der Flash Player installiert werden. Eine kostenlose Version ist hier erhältlich: Adobe Flash Player)

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Smartes Auto

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Kostenanteile

Heutige Luxusautos – ungefähr 30% der Kosten für Elektronik (einschließlich Software)Alle Autos im Jahre 2010: 35 % der Kosten für Elektronik (einschließlich Software)

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Beispiel: BMW 745i

• 2,000,000 LOC• Windows CE OS• 53 8-bit P• 11 32-bit P• 7 16-bit P• Mehrere CAN-Busse• Viele Fehler!

Große eingebette Systeme: Flugzeuge, Industrieroboter usw.

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Smarte Fertigungsmaschinen

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Software

Mechanik

Elektronik

OptikMechatronic Firmen auf dem Weg zu Softwarefirmen

Beispiel ASML: Marktführer für lithografische Systeme (Chipentwurf)

Wafer stepper

Innerhalb kurzer Zeit von 20 auf 600 Informatiker

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Roboter

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Programmierbare Technische Systeme: Beispiel Fabrikationssteuerung

Eingebettete Systeme

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AIBO-Hund

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AIBO-Hund

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Dienstleistungsroboter

ASIMO von Honda

Humanoider Roboter

2. Wo liegen die Herausforderungen?

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Mobilität

• Damit man überall und zu jeder Zeit informiert ist

Tony Givargi, University of California

Computer müssen lernen, sich in einer neuen

Umgebung zurecht zu finden

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Alle Computer sind miteinander verbunden

• Chance– Alles und jedes Messen (z.B.

Feuchtigkeit und Nährstoffgehalt des Boden für kleine Gruppen von Pflanzen)

Lernen, was gute Wachstumsbedingungen

sind

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Echtzeitsysteme

• korrekte Funktion erfordert pünktliches Abliefern der Ergebnisse

Was zu spät kommt, ist überflüssig oder sogar schädlich! 

Die korrekte Behandlung von Zeit ist eine große Herausforderung für die Informatik

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Echtzeit

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Echtzeit

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Echtzeit

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Sicherheit vor unbefugtem Zugriff

• Wer will was?• Darf er das?• Wie schützt man sich vor

Attacken?

Lernen, damit man von neuen Angriffen nicht

überrascht wird

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Gute Verstecke

• Kleine Messgeräte an die richtigen Stellen– Im Beispiel in einen

Autroreifen zur Luftdrucküberwachung

VDO Siemens

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Manchmal ist es ziemlich ungemütlich

• Hohe Temperaturen• Vibrationen• Erschütterungen• Feuchtigkeit

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Einfache und sichere Bedienung

Tony Givargi, University of California

Lernen, was der jeweilige Benutzer unter bedienfreundlich versteht

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Marktentwicklung

Marktbeobachter:  • Demnächst überholt der Markt (Umsatz) für Eingebettete

Systeme dem Markt für "General Purpose-Systeme"

• Bis zum Jahr 2010 finden 90% der Studienabgänger in Informatik ihre Beschäftigung im Bereich Eingebetteter Systeme

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Intelligente Technische Systeme

• Europäische Industrie für Technische Systeme ist führend

• Weiterhin tolle Berufsaussichten für Informatiker bei gut gewähltem Schwerpunkt

Gut, wenn man -- gerne mit Technik spielt (Fischer, Lego u.ä.)

Mathematik und Physik magDer Kurs Formale Methoden ist ein Test, ob man für dieses

Studium geeignet ist

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Intelligente Technische Systeme

Ab WS 2006/7 an dieser Fakultät: Bachelor Informatik mit Schwerpunkt „Intelligente Technische Systeme“

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Vorlesung: Schaltnetze

 • Aus welchen Komponenten besteht ein Rechner?• Welche Funktion haben solche Komponenten und wie

beschreibt man diese?

teachers open the door,

 but you must enter

by yourself