Experimentieren Heute - Nano

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Ziel von Nano-World GRS
Experimentieren heute
Das Konzept der Virtuellen Hardware
Software-Lösungen
Protokolle
Ruling the Nano-World
Experimentieren Heute
Aus der Sicht des Theoretikers
Was heisst messen heute ?
• Bei einer „Messung“
wird eine physikalische Grösse in
eine elektrische
Spannung umgewandelt.
Zustand des Systems
Die Messung ist eine Abbildung, welche jedem
Zeitpunkt einen Vektor aus elektrischen
Spannungen zuordnet. Dieser Vektor
charakterisiert den Zustand des Systems.
Es ist nicht a priori klar ob der Zustand
dadurch schon wohl definiert ist.
Konservativ oder Dissipativ?
In konservativen Systemen ist das System beschrieben
durch ein Set von Parametern.
Jedes Set von Parametern beschreibt einen (vielleicht
unbekannten aber) wohldefinierten Zustand.
In dissipativen Systemen ist das System erst durch die
Geschichte der Parameter eindeutig beschrieben.
Kennt man den Zustand des Systems zum Zeitpunkt t =
0 und kennt man für alle Zeiten 0 < t < T alle Parameter,
so kann man das System in einen anderen (unbekannten
aber) wohldefinierten Zustand bringen.
Kontroll- und Systemvariablen
Der Experimentator kontrolliert
die Kontrollvariablen, das System
reagiert durch eine Veränderung
der Systemvariablen.
Bsp.:
Ich kontrolliere Volumen und
Temperatur, das System antwortet
mit einem Druck.
Parameterraum
• Das System wird
beschrieben durch
seine Bahn im
Parametrraum
Anforderungen an ein Protokoll
• VOLLE KONTROLLE
Das System muss entlang einer
gegebenen Trajektorie in jeden
möglichen Ort im Parameterraum
geführt werden können.
• VOLLE INFORMATION
Alle Systemvariablen sollen gespeichert
werden.
Das digitale Zeitalter
Systemvariablen
AD- Wandler
DA- Wandler
Kontrollvariablen
HARDWARE LÖSUNGEN
Measuring with
TM
Super-DAQ (PCI or USB)
n-Channel Ultraslow Human Input
m-Channel Ultraslow Human Output
TerraMemory
N-Channel Ultrafast AD
4096 bit, 1024 GHz
M-Channel Ultrafast DA
4096 bit, 1024 GHz
Schichtmodell SuperDAQ
UI-Layer
VerarbeitungsLayer
FunktionalitätsLayer
JAVA - TCL/TK – TCP/IP - HTTP
JAVA
C
Fortran
BF1.DLL BF2.DLL BF3.DLL BF4.DLL BF5.DLL
HardwareLayer
HW.DLL
Hardware
(1 Layer)
ADA
Informatik-Lösungen
Moderne Konzepte in der
Software-Entwicklung
Spannungsfeld
langsam
Portierbar
JAVA
C++
C, Fortran, Pascal
Assembler
Maschinen-Code
schnell
Hardwarespezifisch
Höhere Programmiersprachen
• Hohe Programmiersprachen können
nicht mehr Funktionalität erreichen als
die niederen, da sie selbst beim
kompilieren in eine niederere übersetzt
werden.
• Viel besser wartbar, portierbar,
skalierbar
BatterieLeerWarnfenster.setTitle(„Achtung: Batterie Leer“)
Virtueller SuperDAQ
UI-Layer
VerarbeitungsLayer
FunktionalitätsLayer
JAVA - TCL/TK – HTTP
JAVA
BF1.DLL
C
BF2.DLL
Fortran
BF3.DLL
BF4.DLL
BF5.DLL
Virtual SuperDAQ
HardwareLayer
Hardware
(2 Layers)
HW.DLL
HW.DLL
HW.DLL
DSP Code
DSP Code
DSP Code
ADA
ADA
ADA
NANO-WORLD
UI-Layer
VerarbeitungsLayer
FunktionalitätsLayer
JAVA - TCL/TK – HTTP
JAVA
BF1.DLL
C
BF2.DLL
Fortran
BF3.DLL
BF4.DLL
BF5.DLL
Virtual SuperDAQ
HardwareLayer
Hardware
(2 Layers)
SMART
HW.DLL
HW.DLL
HW.DLL
DSP Code
DSP Code
DSP Code
ADA
ADA
ADA
Verarbeitungs- und UI-layers
Systemvariablen anzeigen
Kontrollparameter manuell ändern
User Interface (GUI / HTTP)
Kontrollparameter automatisch ändern
Variablen speichern