Eingebettete Systeme - Institut für Informatik
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Software, die die Welt zusammenhält Über die Allgegenwärtigkeit von Computern am Beispiel von eingebetteten Systemen Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik, Humboldt Universität zu Berlin Fraunhofer FIRST, Berlin Worum geht es? • „Eingebettete Systeme“ als alltägliche Selbstverständlichkeit der Zukunft • „Verschwindende Computer” als allgegenwärtiger Gebrauchsgegenstände • „Intelligente Dinge“ als die nächste Internetrevolution unserer Gesellschaft • „Vernetzte Geräte“ als universelle Begleiter der Menschen • „Cyber-Physical Systems“ als zuverlässige Hilfen in Beruf, Freizeit und Notsituationen Beispiele Inhalt • Bedeutung und Anwendungen • Aufbau, Hard- und Software • Programmierung • Kommunikation und Vernetzung • Beispiel Notrufsystem • Forschungsfragen Bedeutung und Anwendungen • Bereits heute gibt es mehr eingebettete Systeme als Menschen auf der Welt • Andauernde zweistellige Zuwachsraten • Bedeutender Wirtschaftsfaktor Informatik und Welt • Informatik = Wissenschaft von der automatischen Verarbeitung von Informationen ﮎ λ §δ ∀ ∑ ⇝∆ 姴 Beispiele: • Taschenrechner • Tabellenkalkulation • Text- und Bildverarbeitung Informatik und Welt • Informatik = Wissenschaft von der automatischen Verarbeitung von Informationen Beispiele: • Geschirr spülen • Auto fahren • Fußball spielen Geschirr spülen? Auto fahren? Fußball spielen? Allgegenwärtigkeit • Informationsverarbeitende Komponenten können (fast) alle technischen Erzeugnisse verbessern Brille mit Hörgerät Jacke mit eingebautem MP3-Spieler Uhr mit Navigationssystem Gabel mit Thermometer Fernbedienung mit Internetanschluss Toaster mit Wetterkarte Marktbereiche • Verkehrstechnik • Wissensgesellschaft Kommunikation, Motor/Triebwerkssteuerung, Krisenmanagement, X-by-wire, Verbrauchsminimierung, … Lagestabilisierung, • Urbanisierung, Gebäude Dynamikregelung, ABS, Insassenkomfort, … Heizungssteuerung, Lichtsteuerung, Schließanlage, Verkehrsleitsystem, Sicherheitstechnik, CityAmpelsteuerung, Management, … Radarerfassung, … • Produktions-, Umwelt- und • Medizintechnik Patientensysteme, Energietechnik Kraftwerks- und Fabriksteuerungen, Emissionskontrolle, Robotik, … Behandlungsgeräte, Mess- und Diagnosegeräte, KrankenhausOrganisation, … Relevanz • 71 Mrd. € Weltmarktvolumen • 18 Mrd. € allein in Deutschland • wesentlicher Standortfaktor • wichtiges Differenzierungsmerkmal • hoher Kundennutzen Inhalt • Bedeutung und Anwendungen • Aufbau, Hard- und Software • Beispiel NXT - Programmierung • Kommunikation und Vernetzung • Beispiel Notrufsystem • Forschungsfragen Konrad Zuse‘s Z3 • 1941 / zerstört 1943 • digital, frei programmierbar • Aufbau Relais-CPU Speicherwerk Zahleingabe per Tastatur Programmeingabe per Lochstreifen Von-Neumann‘s Computer • 1945 EDVAC, 1946-1955 ENIAC • Elektronenröhren zur Repräsentation • • von Zahlen, elektrische Pulse für deren Übertragung, Dezimalsystem Programmierung durch Kabel und Drehschalter Befehle des Programms werden wie zu verarbeitenden Daten behandelt, binär kodiert und im internen Speicher verarbeitet von-Neumann-Architektur Rechenwerk (central processing unit, CPU) Steuerwerk (control unit) Rechenwerk (arithmetic logical unit, ALU) Hauptspeicher (Main memory) Eingabe (input) Ausgabe (output) Bsp.: NXT Inhalt • Bedeutung und Anwendungen • Aufbau, Hard- und Software • Programmierung • Kommunikation und Vernetzung • Beispiel Notrufsystem • Forschungsfragen BricxCC • klassische C-Programmierung • Übertragung auf Target via USB NXT-G • modellbasierte Entwicklung Inhalt • Bedeutung und Anwendungen • Aufbau, Hard- und Software • Programmierung • Kommunikation und Vernetzung • Beispiel Notrufsystem • Forschungsfragen NXTRemote • Mehr und mehr eingebettete Systeme werden • • kommunikationsfähig Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, Wibree, … Kopplung untereinander und mit Server Sprachsteuerung Inhalt • Bedeutung und Anwendungen • Aufbau, Hard- und Software • Programmierung • Kommunikation und Vernetzung • Beispiel Notrufsystem • Forschungsfragen Ambient Assisted Living Systemkomponenten Sturzerkennung Inhalt • Bedeutung und Anwendungen • Aufbau, Hard- und Software • Programmierung • Kommunikation und Vernetzung • Beispiel Notrufsystem • Forschungsfragen Aktuelle Themen • Verteilte Echtzeit-Reaktivität • Nahtlose Interaktion, Heterogenität • Sichere Wiederverwendbarkeit • Dienstintegration, Monitoring • Autonomie und Intention • Adaptivität und Selbstorganisation Zusammenfassung • Eingebettete Informatiksysteme – das betrifft uns alle • Vieles wird besser… • … aber es gibt noch viel zu tun! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
