Software ubiquitaumlrer Systeme (SuS)
Einfuumlhrung und Konzept
httpsesscstu-dortmunddeDETeachingSS2018SuS
Olaf Spinczyk
olafspinczyktu-dortmunddehttpsesscstu-dortmundde~os
AG Eingebettete SystemsoftwareInformatik 12 TU Dortmund
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 2
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
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Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
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Der Begriff bdquoubiquitousldquo Websters New Encyclopedic Dictionary
Collins-Klett English-German Dictionary
ubiquitous y -bik-wů t- s adj ə ə existing or being everywhere at the same time widely or generally present [from ubiquity from Latin ubique bdquoeverywhereldquo]
ubiquitous adjallgegenwaumlrtig sandstone is ~ in this district Sandstein ist in dieser Gegend uumlberall zu fnden
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Der Begriff bdquoUbiquitous Computingldquo
bdquoUbiquitous Computing enhances computer use by making many computers available throughout the physical environment while making them effectively invisible to the userldquo
Mark Weiser 1993 [1]Stichworte
Benutzbarkeit Vielzahl Physikalische Umgebung Unsichtbarkeit
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Der Visionaumlr Mark Weiser(1952 - 1999)
Praumlgte den Begriff Beeinfusste diverse Forscher
Entwickler und Geldgeberndash 12204 Zitierungen von [2]
laut MS Academic Search (022018)ndash MIPSJoule-Betrachtungenndash ACM SIGOPS Mark Weiser Award
CTO bei Xerox PARC (Palo Alto Research Center)ndash erstes experimentelles bdquoUbiquitous Computing Environmentldquondash Pad Tabs und Boards beeinfussten Hardware-Entwicklungen
und Schlagzeuger der Band bdquoSevere Tire Damageldquo
Quelle Xerox PARC
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bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
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Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
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Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
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Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
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Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
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Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
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Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
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PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
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PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
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PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
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Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
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Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
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Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
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Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
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Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
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Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
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Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
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Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
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Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
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Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
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Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
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Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
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Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
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Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
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Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
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Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
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Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
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Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 3
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 4
Der Begriff bdquoubiquitousldquo Websters New Encyclopedic Dictionary
Collins-Klett English-German Dictionary
ubiquitous y -bik-wů t- s adj ə ə existing or being everywhere at the same time widely or generally present [from ubiquity from Latin ubique bdquoeverywhereldquo]
ubiquitous adjallgegenwaumlrtig sandstone is ~ in this district Sandstein ist in dieser Gegend uumlberall zu fnden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 5
Der Begriff bdquoUbiquitous Computingldquo
bdquoUbiquitous Computing enhances computer use by making many computers available throughout the physical environment while making them effectively invisible to the userldquo
Mark Weiser 1993 [1]Stichworte
Benutzbarkeit Vielzahl Physikalische Umgebung Unsichtbarkeit
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 6
Der Visionaumlr Mark Weiser(1952 - 1999)
Praumlgte den Begriff Beeinfusste diverse Forscher
Entwickler und Geldgeberndash 12204 Zitierungen von [2]
laut MS Academic Search (022018)ndash MIPSJoule-Betrachtungenndash ACM SIGOPS Mark Weiser Award
CTO bei Xerox PARC (Palo Alto Research Center)ndash erstes experimentelles bdquoUbiquitous Computing Environmentldquondash Pad Tabs und Boards beeinfussten Hardware-Entwicklungen
und Schlagzeuger der Band bdquoSevere Tire Damageldquo
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 7
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 8
Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 9
Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
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Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
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Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
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Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
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Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
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Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
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biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
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Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
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Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
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Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
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Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 3
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 4
Der Begriff bdquoubiquitousldquo Websters New Encyclopedic Dictionary
Collins-Klett English-German Dictionary
ubiquitous y -bik-wů t- s adj ə ə existing or being everywhere at the same time widely or generally present [from ubiquity from Latin ubique bdquoeverywhereldquo]
ubiquitous adjallgegenwaumlrtig sandstone is ~ in this district Sandstein ist in dieser Gegend uumlberall zu fnden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 5
Der Begriff bdquoUbiquitous Computingldquo
bdquoUbiquitous Computing enhances computer use by making many computers available throughout the physical environment while making them effectively invisible to the userldquo
Mark Weiser 1993 [1]Stichworte
Benutzbarkeit Vielzahl Physikalische Umgebung Unsichtbarkeit
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 6
Der Visionaumlr Mark Weiser(1952 - 1999)
Praumlgte den Begriff Beeinfusste diverse Forscher
Entwickler und Geldgeberndash 12204 Zitierungen von [2]
laut MS Academic Search (022018)ndash MIPSJoule-Betrachtungenndash ACM SIGOPS Mark Weiser Award
CTO bei Xerox PARC (Palo Alto Research Center)ndash erstes experimentelles bdquoUbiquitous Computing Environmentldquondash Pad Tabs und Boards beeinfussten Hardware-Entwicklungen
und Schlagzeuger der Band bdquoSevere Tire Damageldquo
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 7
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
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Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 9
Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
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Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
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Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
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Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
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Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
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Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
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Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
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Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
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Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
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Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 4
Der Begriff bdquoubiquitousldquo Websters New Encyclopedic Dictionary
Collins-Klett English-German Dictionary
ubiquitous y -bik-wů t- s adj ə ə existing or being everywhere at the same time widely or generally present [from ubiquity from Latin ubique bdquoeverywhereldquo]
ubiquitous adjallgegenwaumlrtig sandstone is ~ in this district Sandstein ist in dieser Gegend uumlberall zu fnden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 5
Der Begriff bdquoUbiquitous Computingldquo
bdquoUbiquitous Computing enhances computer use by making many computers available throughout the physical environment while making them effectively invisible to the userldquo
Mark Weiser 1993 [1]Stichworte
Benutzbarkeit Vielzahl Physikalische Umgebung Unsichtbarkeit
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 6
Der Visionaumlr Mark Weiser(1952 - 1999)
Praumlgte den Begriff Beeinfusste diverse Forscher
Entwickler und Geldgeberndash 12204 Zitierungen von [2]
laut MS Academic Search (022018)ndash MIPSJoule-Betrachtungenndash ACM SIGOPS Mark Weiser Award
CTO bei Xerox PARC (Palo Alto Research Center)ndash erstes experimentelles bdquoUbiquitous Computing Environmentldquondash Pad Tabs und Boards beeinfussten Hardware-Entwicklungen
und Schlagzeuger der Band bdquoSevere Tire Damageldquo
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 7
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 8
Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 9
Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 5
Der Begriff bdquoUbiquitous Computingldquo
bdquoUbiquitous Computing enhances computer use by making many computers available throughout the physical environment while making them effectively invisible to the userldquo
Mark Weiser 1993 [1]Stichworte
Benutzbarkeit Vielzahl Physikalische Umgebung Unsichtbarkeit
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 6
Der Visionaumlr Mark Weiser(1952 - 1999)
Praumlgte den Begriff Beeinfusste diverse Forscher
Entwickler und Geldgeberndash 12204 Zitierungen von [2]
laut MS Academic Search (022018)ndash MIPSJoule-Betrachtungenndash ACM SIGOPS Mark Weiser Award
CTO bei Xerox PARC (Palo Alto Research Center)ndash erstes experimentelles bdquoUbiquitous Computing Environmentldquondash Pad Tabs und Boards beeinfussten Hardware-Entwicklungen
und Schlagzeuger der Band bdquoSevere Tire Damageldquo
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 7
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 8
Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
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Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
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Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
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Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
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Wei
ser
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com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
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Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
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Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
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Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 6
Der Visionaumlr Mark Weiser(1952 - 1999)
Praumlgte den Begriff Beeinfusste diverse Forscher
Entwickler und Geldgeberndash 12204 Zitierungen von [2]
laut MS Academic Search (022018)ndash MIPSJoule-Betrachtungenndash ACM SIGOPS Mark Weiser Award
CTO bei Xerox PARC (Palo Alto Research Center)ndash erstes experimentelles bdquoUbiquitous Computing Environmentldquondash Pad Tabs und Boards beeinfussten Hardware-Entwicklungen
und Schlagzeuger der Band bdquoSevere Tire Damageldquo
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 7
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 8
Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 9
Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 7
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 8
Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 9
Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 8
Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020Beginn 1996 geschaumltzt auf 2005-2020
bdquoThe third wave of Computing ldquo [3]Phase IMainframe Era
Phase IIPC Era
UumlbergangInternet Era
Phase IIIUC Era
ndash viele Menschenein Computer
ndash Experten noumltig
ndash ein Menschein Computer
ndash benoumltigt volleAufmerksamkeit
ndash Mainframes ingroszligem Stil
ndash Informationsfut
ndash viele Rechnerteilen sicheinen Menschen
ndash Dinge des taumlglLebens werdenverbunden
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 9
Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 9
Die Essenz Typische Eigenschaften Viele eingebettete und ggf transportable Geraumlte
ndash Stromsparend klein billig Transparente Kommunikation
ndash Kurze Strecken meist drahtlos Verschiedenste Dienste fuumlr den Menschen
ndash Weitestgehend unsichtbarndash bdquoCalm Technologyldquo Bei Bedarf aus der Peripherie ins Zentrum unserer
Auffassung und wieder zuruumlck Geraumlte haben Sensoren
ndash Physikalische Welt wird im Rechner abgebildet
Mehr Spaszlig und Lebensqualitaumlt
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
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Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
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com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
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Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 10
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 11
Analogie Motoren Beginn des letzten Jahrhunderts
ndash Werkstaumltten haben genau einen Motorder dutzende von Maschinen antreibt
Heutendash Jedes Geraumlt hat
einen oder viele Motorenniemand beachtet sie noch
Sobald wir eine Technologie beherrschenwandert sie in den bdquoHintergrundldquo
Quelle Arnulf BetzoldHolzbausatz bdquoWerkstatt um 1900ldquo
ldquoThe most profound technologies are those that disappear They weave themselves into
the fabric of everyday life until they are indistinguishable from itrdquo [2]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
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Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
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Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
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Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
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Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
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ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
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Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
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Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 12
Fruumlhe Prototypen 1989-1992 Active Badge System [4]
ndash Cambridge University Computer Laboratory 1991-2000 Pads Tabs und Boards
ndash Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 13
Das bdquoActive Badge Systemldquo (1989) Zweck
ndash Lokalisierung von Personenin Buumlroumgebungen
Technikndash Mitarbeiter tragen
personalisierte bdquoBadgesldquo 55 x 55 x 7 mm 40 g
ndash Badges senden periodischalle 10s ein IR-Signal
ndash Sensoren in allen Raumlumen erlauben die Zuordnung Badge-Raum Anwendung
ndash 1500 Badges und 2000 Sensoren an verschiedenen Universitaumlten und anderen Forschungsinstitutionen
ndash Zentrale Anwesenheitskartendash Halbautomatische Telefonweiterleitung
Quelle Roy Want
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
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Wei
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com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 14
PARC Tabs Prototyp heutiger PDAs
und Internet Tablets Technik
ndash 78 x 105 x 24 cmndash 215 gndash Akku 12 Std eff 2 Wochenndash Anzeige monochrom 128 x 64ndash Touch Screenndash IR-Schnittstellendash 8051 CPU
Anwendungndash Lokalisierung der Mitarbeiterndash MenschMaschine-Schnittstelle
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 15
PARC Pads Familie von elektronischen Notizbloumlcken
ndash X-Windows-kompatibelndash Touch Screen mit Stiftndash Mikrophonndash Drahtlose Netzwerkanbindung
(IR und Funk)
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 16
PARC Liveboards Eine elektronische Tafel Technik
ndash 83 x 52 x 30 Zoll 250 kgndash Anzeige
monochrom 1024 x 768 farbig 640 x 480 NTSC Video
ndash Stereo-Tonndash PCSun Workstation
Anwendungndash Kollaboratives Arbeiten
Flip Chart Gemeinsame SkizzenDiagramme
ndash Videokonferenzen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 17
Zwischenfazit oder was bdquoUbiquitousComputingldquo nicht ist
zB Virtual Reality (VR)ndash Bei VR werden Gegenstaumlnde
der realen Welt im Rechnernachgebildet
Selbst der Benutzer bdquoverlaumlsstldquodie reale Welt
ndash Bei bdquoUbiquitous Computingldquoreichern Computer die realeWelt an
Durch Vernetzung undInformationsaustausch koumlnnensie dem Menschen vieles abnehmen
Quelle Xerox PARC
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 18
Herausforderungen Hardware
ndash Preis Groumlszlige Sensorik Stromquellen Stromverbrauch Software
ndash Kontextabhaumlngigkeitndash Nutzerschnittstellenndash Verteilte Systemendash Mobilitaumltndash Skalierbarkeitndash Verlaumlsslichkeitndash Interoperabilitaumltndash bdquoEntdeckungldquo von Ressourcen und Dienstenndash Datenschutz und -sicherheit
Die Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der InformatikDie Vision des bdquoUbiquitous Computingldquoberuumlhrt viele Teilbereiche der Informatik
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
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biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 19
Eingebettete Systeme
Die technische Basis des bdquoUbiquitous Computingldquo ist die allgegenwaumlrtige Praumlsenz kooperierender
eingebetteter Rechnersysteme
bdquoUbiquitous Computingldquo und bdquoEingebettete Systemeldquosind Begriffe auf unterschiedlichen Ebenen
UC Eine Vision fuumlr eine bessere Welt ES Eine technische Grundlage
Nicht alle eingebetteten Systeme haben etwas mitbdquoUbiquitous Computingldquo zu tun
bdquoUbiquitous Computingldquo ist mehr als eine technische Fragestellung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 20
Verwandte Begriffe (1) Pervasive Computing
ndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash deutsch bdquodurchdringendldquo wohl gepraumlgt durch IBM
Proactive Computingndash wird praktisch synonym zu bdquoUbiquitous Computingldquo verwendetndash Fokus auf bdquoRechner die unsere Wuumlnschen erahnen und fruumlhzeitig
agierenldquo gepraumlgt durch Intel Ambient Intelligence
ndash Fokus auf bdquointelligenteldquo Wohn- und Arbeitsumgebungenndash gepraumlgt durch EU-Foumlrderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
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Wei
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biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 21
Verwandte Begriffe (2) Cyber-physical Systems
ndash Fokus auf die Interaktion kuumlnstlichereale Welt Industrie 40 Internet of Things
ndash Fokus auf die industrielle Anwendungen hellip
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 22
Taxonomie der Forschungsprobleme nach Satyanarayanan [5]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 23
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 24
Die Prognose
Que
lle M
ark
Wei
ser
ww
wu
biq
com
ist tendenziell richtig Q12011 wurden laut IDC 371800000 Handys verkauft
ndash 20 mehr als im Q12010 PC-Markt 2011 wuchs nur noch um 4 Gartner 012014
PC shipmentsdeclined 69ldquo
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 25
Die Technologie Miniaturisierung
ndash erlaubt heute durchaus 100 Computer pro Kubikmeter Energieversorgung
ndash Energie ist uumlberall man muss nur stromsparende Computer bauen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 26
Miniaturisierung Smart DustBeispiel Spec Motes(UC Berkeley)
2 x 25 mm AVR-artiger RISC Kern 3K Speicher Funksender
gt 40 Fuszlig innen 192Kbps Programmierung in C uumlber eine SPI-Schnittstelle Kosten ca $070
Quelle UC Berkeley Lab Notes
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 27
Energieversorgung Energy HarvestingBeispiel TE-Power Node
Arbeitet ohne Batteriendash Thermogenerator erzeugt aus
einer Temperaturdifferenz eine Spannung
ndash Wandlung auf 24 Vndash Aufadung eines Kondensator
MSP430 Micro-Controller TI CC2500 Funkmodul System kann zyklisch (1 x pro
Sek) Messwerte per Funk liefern
Quelle Micropelt GmbH
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 28
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (1) Thinking Carpet
ndash Infneon und Vorwerk Technik
ndash Bis zu 25 vernetzte Mikrocontrollerpro Quadratmeter
ndash Sensoren fuumlr Vibration Druckund Temperatur
Anwendungenndash Alarm- Klima- und Leitsystem-
technik zB automatische Tuumlroffner automatische Lichtschalter Sicherheitsbereiche uumlberwachen Personenzaumlhlung
Quelle Vorwerk Teppichwerke
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 29
Aktuelle bdquounbemerkteldquo Beispiele (2) RFID-Etiketten
ndash Vereinfachen Warenwirtschaft und Logistik
ndash Helfen Personen zu identifzieren
Quelle BBC News Quelle BMI
VIP MemberChip Baja Beach Club Barcelona Deutscher Reisepass (bdquoePassldquo)
Quelle Eric van Osten RFID Product News
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
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ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 30
Kritik Generelle Fragen Verlust der Privatsphaumlre
ndash Wollen wir jederzeit lokalisierbar sein Verlust der Selbstbestimmung
ndash Treffen Computer zu viele Entscheidungenfuumlr uns
ndash Was duumlrfen Computer entscheiden Physische Selbstbestimmung
Massen an Computerschrott Realisierbarkeit
ndash Ist Hardware wirklich billig genugndash Skalieren die Netzwerke hinreichend gutndash Wie kommt man durch die Uumlbergangsphasendash Wie baut man ubiquitaumlre Systeme
Quelle A Greenfeld [6]
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 31
Fazit Hardware
ndash Die Zahl der Rechner in unserer Welt wird zunehmenndash Die Art der Systeme wird je nach Aufgabe variierenndash Vernetzung spielt eine wachsende Rolle
Softwarendash Anforderungen an ubiquitaumlre Softwaresysteme erfordern neue
Methoden bei der Entwicklung Gesellschaft
ndash Ein verantwortungsvoller Umgang ist sehr wichtig Informatik
ndash Ubiquitous Computing ist und bleibt ein bedeutendes interdisziplinaumlres Forschungsfeld
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 32
Inhalt Einfuumlhrung
ndash Visionenndash Realitaumlten
Konzept der Lehrveranstaltungndash Zielendash Uumlberblickndash Voraussetzungenndash Uumlbungenndash Leistungsnachweis
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
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ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 33
Ziele Systemsoftware fuumlr ubiquitaumlre Systeme bewerten modifzieren oder
entwickeln koumlnnenndash Theorie und Praxis
Grundlagen und Konstruktionsprinzipien verstehenndash Primaumlr auf den verschiedenen Ebenen der Systemsoftwarendash Beispiele aus Industrie und Forschungndash Finden von Gemeinsamkeiten
Mit typischen Randbedingungen umgehen koumlnnen zBndash Ressourcenknappheit bzgl Speicher Energie Rechenleistung Netzndash Kontextabhaumlngigkeit des Verhaltensndash Sicherheit Zuverlaumlssigkeit Schutz der Privatsphaumlre
Einzelne Entwicklungsmethoden vertiefen zBndash Software-Produktlinienndash Generische und aspektorientierte Programmierung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 34
Uumlberblick Kapitel
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
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ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
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Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 35
Uumlberblick Querschnittsthemen
Hardware
Betriebssystem
Middleware
Datenhaltung
Anwendung
MicrocontrollerInstruktionssatzFunktechnologienSensoren
OSEKAUTOSARTinyOS
MPUCiAO Virtualisierung
OSEKCOMAUTOSAR RTE
RPCUPNP
Peer-to-peer
TinyDBFAME-DBMS
COUGARSQL
Datenanalyse
Einfuumlhrung
Abschluss
Java PlattformenModel-Driven Everyware-Prinzipien
RessourcenverbrauchSpeicher Energie
SicherheitKontext
GPSGPS
Indoor-Indoor-Lokali-Lokali-sierungsierung
Adap-Adap-tierungtierung
MPUMPU
VirtuelleVirtuelleMaschi-Maschi-nennen
Krypto-Krypto-graphiegraphie
auf der Suche nach Gemeinsamkeiten und Konstruktionsprinzipien
Cooperative IOCooperative IO
ProduktlinienProduktlinien
Thumb-InstrThumb-Instr
AOP FOPAOP FOP
Low-PowerLow-PowerSleep ModesSleep Modes
StatischeStatischeAnalyseAnalyse
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
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Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
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ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 36
Voraussetzungen Grundkenntnisse in
ndash Betriebssystemendash Rechnernetzendash Eingebettete Systeme
Programmierkenntnisse inndash CC++
Interesse anndash eingebetteten Systemenndash neuen Ansaumltzen der Softwaretechnik und Programmiersprachen
Freude anndash praktischen Uumlbungen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
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ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 37
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (1) Ulrich Gabor
ndash bdquoTafel-Rechneruumlbungenldquo (alternierend)ndash Vertiefung des Vorlesungsstoffsndash Praktische Programmieraufgabenndash Besprechung der Aufgaben
ndash Raum TUumlRUuml-Mo OH12 3032TUumlRUuml-Di OH12 3032
ndash Zeit Mo1215-1345 oder Di 1215-1345ndash Start Mo 1604 bzw Di 1704
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
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ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 38
Vorlesungsbegleitende Uumlbungen (2) eZ430-Chronos
(Exemplarisch fuumlr ubiquitaumlre Rechnersysteme)
ndash Microcontroller MSP 430 (27MHz)16 Bit RISC ArchitekturSpeicher 4 Kbyte RAM32 Kbyte FLASH ROM
ndash On-Chip Funkmodulndash Diverse Stromsparmoumlglichkeitenndash Sensoren fuumlr Beschleunigung Druck
Temperatur Batteriespannungndash Display Taster ndash AO-StuBS BS-Familie
aspektorientiert merkmalbasiert konfguriert
Aufgabenndash Sensorprogrammierung Kommunikation Maszligschneiderung
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 39
PruumlfungSchein Muumlndliche Pruumlfung (ca 30 Minuten)
uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
ndash alle anderen bitte fruumlhzeitig Anrechenbarkeit klaumlren
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 40
Hausaufgaben Anmeldung zur Uumlbung mit Hilfe von ASSESS
ndash httpsesscstu-dortmunddeASSESS
ndash spaumltestens bis 13042018 (Freitag) 1300
1 Uumlbungsblatt ansehen
ndash Falls moumlglich bdquoThe Computer for the 21st Centuryldquo von Mark Weiser [2] lesen
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
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uumlber 6 SWS (4V+2Uuml) 9 Credit Pointsndash Abgedeckt wir der Stoff der Vorlesung und Uumlbung
Unbenoteter Teilnahmeschein fuumlrndash Erfolgreiche Bearbeitung aller Uumlbungsaufgabenndash Aktive Teilnahme
Anrechenbarkeitndash Informatik Diplom Wahlveranstaltung
Schwerpunktgebietet 1 (SW-Konstr) 2 (Rechnerarchitektur Eingebettete Systeme und Simulation) und 3 (Verteilte Systeme)
ndash Informatik Master Basismodul INF-MA-222 Schwerpunktgebiet B (Eingebettete und Verteilte Systeme)
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Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
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Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
10042018 SuS 011 Einfuumlhrung 41
Literatur[1] M Weiser Some Computer Science Issues of Ubiquitous Computing
Communications of the ACM Vol 36 No 7 Juli 1993[2] M Weiser The Computer for the 21st Century Scientifc American
Vol 265 No 3 pp 94-104 September 1991[3] M Weiser and J S Brown The Coming Age of Calm Technology in
Beyond Calculation The Next 50 Years Copernicus New York USA 1997
[4] R Want A Hopper V Falcao and J Gibbons The Active Badge Location System ACM Transactions on Information Systems Vol 10 No 1 pp 91-102 Januar 1992
[5] M Satyanarayanan Pervasive Computing Vision and Challenges IEEE Personal Communications Vol 8 2001
[6] A Greenfeld Everyware The Dawning Age of Ubiquitous Computing New Riders Publishing 2006
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