vorlesung formale grundlagen von schaltnetzen lich willkommen kommentierte folien
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VorlesungFormale Grundlagen von Schaltnetzen
lich willkommen
Kommentierte Folien
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Das Ziel
Grundkenntnisse in
Technische Informatik,
einer zunehmend wichtigen Ergänzung der allgemeinen Informatik erwerben:
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Technische Informatik = die ganze Informatik
• Rechnerhardware• Rechnernetze• Betriebssysteme• Programmierung• Datenbanken• Theorie• Anwendung (Technische)
– Medizintechnik– Automobiltechnik– Robotik– Haustechnik– Kommunikationstechnik
Schlagwörter: Eingebettete Systeme Echtzeitsysteme
Was versteht man darunter?
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Eingebettetes System ???????
• Ein Computer, – der nicht wie ein Computer aussieht– der mit seiner (technischen) Umgebung zusammenarbeitet– der eine einfache oder gar keine Benutzeroberfläche besitzt– der Teil eines anderen technischen Systems ist
Beispiele: Automobil, Handy, iPOD, Medizinische Geräte,Fertigungsautomaten, Roboter u.v.a.m.
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Eingebettete Systeme – eine technische Revolution
• Revolutionäre Entwicklung ähnlich wie PC und Internet
• Industrien der unterschiedlichsten Anwendungs-bereiche haben einen neuen gemeinsamen Kernbereich:
• Software-intensive,• in Datennetze eingebundene,• multimediale Daten verarbeitende Eingebettete Systeme
2005:
10 Milliarden/JahrEingebettete Prozessoren
18% Wachstum/Jahr
Informatik macht Geräte intelligent (smart)
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„smarte“ Haustechnik
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Haustechnik - gestern
Ein Mensch, vorm Urlaub, wahrt sein Haus,Dreht überall die Lichter aus,In Zimmern, Küche, Bad, Abort-Dann sperrt er ab, fährt heiter fort.Doch jäh, zu hinterst in Tirol,Denkt er voll Schrecken: „Hab ich wohl?“Und steigert wild sich in den Wahn,Er habe dieses nicht getan.Der Mensch sieht schaudervoll im Geiste,Wie man gestohlen schon das meiste,Sieht Türen offen, angelweit.Das Licht entflammt die ganze Zeit!Zu klären solchen Sinnestrug,Fährt Heim er mit dem nächsten Zug
Der Urlaub
Von Eugen Roth
Heute: Kontrolle über Ihr Heim: Fernsteuerung per Handy oder
Telefon von Heizung, Licht, Jalousien und elektronischen
Geräten nach Ihren Vorstellungen.
Heute: Automatische Signalisierung bei Einbruch und Störungen per Telefon.
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Haustechnik - gestern
Und ist schon dankbar bloß zu sehn:Das Haus blieb wenigstens noch steh‘n!Wie er hinauf die Treppen keucht:Kommt aus der Wohnung kein Geleucht?Und plötzlich ist‘s dem armen Manne,Es plätschre aus der Badewanne!Die Ängste werden unermessen:Hat er nicht auch das Gas vergessen?Doch nein! Er schnuppert, horcht und äugtUnd ist mit Freuden überzeugt,Daß er – hat er‘s nicht gleich gedacht? -Zu Unrecht Sorgen sich gemacht.Er fährt zurück und ist nicht bang. –Jetzt brennt das Licht vier Wochen lang
Sicheres Ausschalten des Herdes und anderer Verbraucher beim
Verlassen des Hauses.
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Haustechnik heute
• spega haustechnik (Zur Anzeige dieser Animation muss zuvor der Flash Player installiert werden. Eine kostenlose Version ist hier erhältlich: Adobe Flash Player)
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Smartes Auto
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Kostenanteile
Heutige Luxusautos – ungefähr 30% der Kosten für Elektronik (einschließlich Software)Alle Autos im Jahre 2010: 35 % der Kosten für Elektronik (einschließlich Software)
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Beispiel: BMW 745i
• 2,000,000 LOC• Windows CE OS• 53 8-bit P• 11 32-bit P• 7 16-bit P• Mehrere CAN-Busse• Viele Fehler!
Große eingebette Systeme: Flugzeuge, Industrieroboter usw.
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Smarte Fertigungsmaschinen
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Software
Mechanik
Elektronik
OptikMechatronic Firmen auf dem Weg zu Softwarefirmen
Beispiel ASML: Marktführer für lithografische Systeme (Chipentwurf)
Wafer stepper
Innerhalb kurzer Zeit von 20 auf 600 Informatiker
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Roboter
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Programmierbare Technische Systeme: Beispiel Fabrikationssteuerung
Eingebettete Systeme
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AIBO-Hund
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AIBO-Hund
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Dienstleistungsroboter
ASIMO von Honda
Humanoider Roboter
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2. Wo liegen die Herausforderungen?
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Mobilität
• Damit man überall und zu jeder Zeit informiert ist
Tony Givargi, University of California
Computer müssen lernen, sich in einer neuen
Umgebung zurecht zu finden
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Alle Computer sind miteinander verbunden
• Chance– Alles und jedes Messen (z.B.
Feuchtigkeit und Nährstoffgehalt des Boden für kleine Gruppen von Pflanzen)
Lernen, was gute Wachstumsbedingungen
sind
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Echtzeitsysteme
• korrekte Funktion erfordert pünktliches Abliefern der Ergebnisse
Was zu spät kommt, ist überflüssig oder sogar schädlich!
Die korrekte Behandlung von Zeit ist eine große Herausforderung für die Informatik
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Echtzeit
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Echtzeit
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Echtzeit
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Sicherheit vor unbefugtem Zugriff
• Wer will was?• Darf er das?• Wie schützt man sich vor
Attacken?
Lernen, damit man von neuen Angriffen nicht
überrascht wird
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Gute Verstecke
• Kleine Messgeräte an die richtigen Stellen– Im Beispiel in einen
Autroreifen zur Luftdrucküberwachung
VDO Siemens
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Manchmal ist es ziemlich ungemütlich
• Hohe Temperaturen• Vibrationen• Erschütterungen• Feuchtigkeit
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Einfache und sichere Bedienung
Tony Givargi, University of California
Lernen, was der jeweilige Benutzer unter bedienfreundlich versteht
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Marktentwicklung
Marktbeobachter: • Demnächst überholt der Markt (Umsatz) für Eingebettete
Systeme dem Markt für "General Purpose-Systeme"
• Bis zum Jahr 2010 finden 90% der Studienabgänger in Informatik ihre Beschäftigung im Bereich Eingebetteter Systeme
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Intelligente Technische Systeme
• Europäische Industrie für Technische Systeme ist führend
• Weiterhin tolle Berufsaussichten für Informatiker bei gut gewähltem Schwerpunkt
Gut, wenn man -- gerne mit Technik spielt (Fischer, Lego u.ä.)
Mathematik und Physik magDer Kurs Formale Methoden ist ein Test, ob man für dieses
Studium geeignet ist
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Intelligente Technische Systeme
Ab WS 2006/7 an dieser Fakultät: Bachelor Informatik mit Schwerpunkt „Intelligente Technische Systeme“
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Vorlesung: Schaltnetze
• Aus welchen Komponenten besteht ein Rechner?• Welche Funktion haben solche Komponenten und wie
beschreibt man diese?
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