Das Buch führt in die verschiedenen Techniken der Realzeit- und Parallel-Programmierung ein. Hierzu werden u. a. die unterschiedlichen Konzepte von drei Realzeit-Sprachen (Ada, Modula-2, Pearl) anhand von praktischen Beispielen erläutert. Besonderes Gewicht wird auf die abstrakte Modellierung der Abläufe in einem Realzeitsystem gelegt, etwa mit Hilfe von Zustandsdiagrammen, Petrinetzen und Rendezvous. Anschließend wird die Umsetzung des Modells in ein Realzeit-Programm gemäß den verschiedenen Programmiertechniken aufgezeigt. Der Synchronisierung von parallelen Rechenprozessen wird besondere Bedeutung beigemessen. Der Leser wird Schritt für Schritt in die komplexen Zusammenhänge eingeführt, viele Abbildungen und Beispiele erleichtern das Verständnis.
Inhaltsverzeichnis
1. Motivation und Zielsetzung. - 2. Grundlagen. - 2. 1 Definition grundlegender Begriffe. - 2. 2 Klassifizierung von Rechensystemen. - 2. 3 Abstraktion und Information-Hiding. - 2. 4 Interrupt-Verarbeitung in Prozeßrechnern. - 3. Realzeit-Programmierverfahren. - 3. 1 Merkmale von Realzeitsystemen. - 3. 2 Synchrone Programmierung. - 3. 3 Asynchrone Programmierung. - 3. 4 Gegenüberstellung der synchronen und asynchronen Programmierung. - 4. Realzeit-Programmiersprachen. - 4. 1 Die Realzeit-Programmiersprache Modula-2. - 4. 2 Die Realzeit-Programmiersprache Pearl. - 4. 3 Die Realzeit-Programmiersprache Ada. - 5. Synchronisierung von Rechenprozessen. - 5. 1 Problematik. - 5. 2 Herleitung der elementaren Anforderungen für die Synchronisierung von Tasks. - 5. 3 Herleitung der zeitlichen Zusammenhänge bei der Synchronisierung. - 5. 4 Einfache Methoden zur Realisierung des wechselseitigen Ausschlusses. - 5. 5 Praktische Regeln für die Realisierung von Synchronisierungen. - 6. Petri-Netze zur Modellierung von Synchronisierungen. - 6. 1 Netze aus Bedingungen und Ereignissen. - 6. 2 Netze aus Stellen und Transitionen. - 6. 3 Aufbau und Verhalten von Petri-Netzen. - 6. 4 Konflikt und Kontakt. - 6. 5 Beispiel für Systementwurf mit Petri-Netzen. - 7. Semaphore. - 7. 1 Die Entstehung von Semaphoren. - 7. 2 Architektur von Semaphoren. - 7. 3 Definition des Objekts Semaphore . - 7. 4 Abbildung von Petri-Netzen auf Semaphoren. - 7. 5 Beispiele. - 7. 6 Anfordern mehrerer Betriebsmittel (Konjunktion). - 7. 7 Anfordern eines Betriebsmittels aus mehreren (Disjunktion). - 7. 8 Beurteilung der Eigenschaften von Semaphoren. - 7. 9 Übungen. - 8. Monitor. - 8. 1 Definition des Objektes Monitor. - 8. 2 Ergänzung von Monitor mit Signal . - 8. 3 Beispiele. - 8. 4 Anfordern mehrerer Betriebsmittel (Konjunktion). - 8. 5 Anfordern eines Betriebsmittelsaus mehreren (Disjunktion). - 8. 6 Zusammenfassende Beurteilung des Monitor-Konzepts. - 8. 7 Übungen. - 9. Rendezvous. - 9. 1 Gründe für die Einführung des Rendezvous-Konzepts. - 9. 2 Das einfache Rendezvous. - 9. 3 Select -Anweisung. - 9. 4 Guarded-Select -Anweisung. - 9. 5 Anfordern mehrerer Betriebsmittel (Konjunktion). - 9. 6 Anfordern eines Betriebsmittels aus mehreren (Disjunktion). - 9. 7 Zusammenfassende Beurteilung von Rendezvous . - 9. 8 Übungen. - 10. Typische Synchronisieraufgaben. - 10. 1 Synchronisierung eines Betriebsmittels (Wechselseitiger Ausschluß). - 10. 2 Synchronisierung eines n-fach vorhandenen Betriebsmittels. - 10. 3 Einräumen eines Vorrangs an n-ter Stelle für eine Task bei der Zuteilung eines Betriebsmittels. - 10. 4 Höchste Priorisierung der Betriebsmittel-Anforderung einer Task (Readers Writers Problem). - 10. 5 Feste Reihenfolge der Tasks (Erzeuger-Verbraucher-Problem). - 10. 6 Überholvorgänge (Bounded Buffer). - 11. Problemorientierte Modellierung der Software für Realzeitsysteme. - 11. 1 Stellung des Software-Entwurfs im Entstehungsgang eines Prozeß-automatisierungssystems. - 11. 2 Modularisierung des Automatisierungssystems als Grundlage des Software-Entwurfs. - 11. 3 Festlegung der sequentiellen Vorgänge in einem Modul. - 11. 4 Modellierung eines sequentiellen Vorgangs mit Hilfe von endlichen Automaten. - 11. 5 Modellierung der Synchronisierungen zwischen Tasks mit Hilfe von Petri-Netzen und Rendezvous. - 11. 6 Ein umfassendes Beispiel: Produktionsstraße. - Anhang 1: Begriffsdefinitionen laut DIN. - Anhang 2: Verwendete DIN-Vorschriften.
