Book description
Dieses Buch ist eine Einführung in die wichtigsten Themen und Fragestellungen beim Entwurf von Eingebetteten und Cyber-Physischen Systemen. Ausgehend von den zugrundeliegenden Technologien, Prozessor- und Netzwerkarchitekturen werden Modellierungssprachen und moderne Ansätze zur Analyse und Synthese von eingebetteten Hardware/Software-Systemen vorgestellt. Einen breiten Raum nimmt das Gebiet Entwicklungsmethodik ein, das für Studierende sowie Informatiker und Ingenieure gedacht ist, die als Entwickler tätig werden wollen oder es bereits sind.Der Stoff wird anschaulich anhand vieler Bilder und Beispiele dargestellt. Dabei verzichten wir bewusst auf mathematische Beweise und Formalismen und setzen den Fokus auf die Darstellung aktueller Methoden und Ansätze aus Wissenschaft und Industrie mit hoher Praxisrelevanz. Somit kann der Text auch als Ergänzung für eine formalere Behandlung des Themas verwendet werden. Das Werk orientiert sich didaktisch an einer zweisemestrigen Vorlesung im Masterstudiengang der Universität Tübingen.
Einzelne Kapitel können als getrennte Vorlesungseinheiten verwendet werden.
Table of contents
- Cover
- Titelseite
- Impressum
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- 1 Einführung, Bauformen und Technologien
-
2 Entwicklungsmethodik
- 2.1 Kundenanforderungen und Spezifikation
- 2.2 Der Beginn einer Entwicklung
- 2.3 Hardware/Software-Co-Entwurf
- 2.4 Software-Entwicklung.
- 2.5 Hardware-Entwicklungsmethodik
- 2.6 Plattformbasierter Entwurf
- 2.7 Transaction-Level-Modellierung (TLM)
- 2.8 Die Modellbasierte Entwicklungsmethode
- 2.9 Energiebedarf von elektronischen Systemen
- 2.10 Zusammenfassung
-
3 Modelle
- 3.1 Definition eines Modells
- 3.2 Programm-Modelle
- 3.3 Modellkategorien
- 3.4 Modelle auf System- und algorithmischer Ebene: Berechnungsmodelle
- 3.5 Zustandsbasierte Modelle
- 3.6 Unified Modeling Language (UML)
- 3.7 Transaction-Level-Modellierung (TLM)
- 3.8 Modellieren auf RT-Ebene
- 3.9 Modelle auf Logik-Ebene
- 3.10 Zusammenfassung
-
4 Beschreibungssprachen für den Systementwurf
-
4.1 VHDL – Eine Hardware-Beschreibungssprache
- 4.1.1 Grundlegender Aufbau
- 4.1.2 Das Sprachkonzept
- 4.1.3 Die Schaltungsbeschreibung
- 4.1.4 Signale und Datentypen
- 4.1.5 Zuweisungen und die neunwertige Standard Logik
- 4.1.6 Operationen.
- 4.1.7 Die eventgesteuerte VHDL-Simulation und der Delta-Zyklus
- 4.1.8 Der VHDL-Prozess
- 4.1.9 Beispiele einfacher Prozessbeschreibungen
- 4.1.10 Generische Komponenten mit größeren Datenbreiten
- 4.1.11 Konfigurationsanweisungen
- 4.1.12 Der VHDL-Prozess als Beschreibung für Schaltwerke
- 4.1.13 Beispiel eines Simulationstreibers in VHDL
- 4.1.14 VHDL-Attribute
- 4.1.15 Unterprogramme und Packages
- 4.1.16 Typ-Konvertierungen
- 4.1.17 Die Assert-Anweisung
- 4.1.18 Simulationsbeispiel für ein Zweiprozessorsystem
- 4.1.19 Entwurf energiesparender Hardwaresysteme mit VHDL
- 4.1.20 Implementierung von Power Gating mit UPF und VHDL
- 4.1.21 Zusammenfassung
- 4.2 Die System-Beschreibungssprache SystemC
-
4.1 VHDL – Eine Hardware-Beschreibungssprache
-
5 Eingebettete Software
-
5.1 Betriebssysteme
- 5.1.1 Wann kann auf ein Betriebssystem verzichtet werden?
- 5.1.2 Konzepte von Betriebssystemen.
- 5.1.3 Prozesse
- 5.1.4 Aufgaben und Schichtenmodell eines Betriebssystems
- 5.1.5 Arten von Betriebssystemen
- 5.1.6 Strukturen von Betriebssystemen
- 5.1.7 Echtzeitbetriebssysteme und Echtzeitsysteme
- 5.1.8 Zeitablaufplanung in Echtzeitbetriebssystemen
- 5.1.9 Prioritätsumkehr
- 5.1.10 Prioritätsvererbung
- 5.1.11 Betriebssystem-Beispiele für Eingebettete Systeme
- 5.2 Compiler
- 5.3 Programm-Optimierungen
- 5.4 Performanzabschätzungen und Zeitverhalten (Timing Analyse)
- 5.5 Software-Synthese
- 5.6 Zusammenfassung
-
5.1 Betriebssysteme
- 6 Hardware-Synthese
- 7 Verifikation, Simulation und Test
-
8 Mikroprozessor-Grundlagen
- 8.1 Evolution der Mikroprozessoren
-
8.2 Mikroprozessoren in Eingebetteten Systemen.
- 8.2.1 Mikroprozessor-Architekturen.
- 8.2.2 Ein- und Ausgabe durch Befehle und Interrupts
- 8.2.3 Speicher-Systeme
- 8.2.4 Wozu brauchen wir Caches?
- 8.2.5 Hauptspeicher
- 8.2.6 Festwertspeicher (ROM)
- 8.2.7 Befehls-Verarbeitungsmethoden und Pipelining
- 8.2.8 Performanz.
- 8.2.9 Leistungsaufnahme-Steuerung (Power Management)
- 8.2.10 Ein-Ausgabe-Geräte und Schnittstellen
- 8.3 Mikrocontroller
- 8.4 Multi-Core- und Mehrprozessorsysteme
- 8.5 Mikroprozessor-Familien
- 8.6 Zusammenfassung
- 9 Kommunikation und Netzwerke
- Literaturverzeichnis
- Index
Product information
- Title: Eingebettete Systeme, 3rd Edition
- Author(s):
- Release date: August 2018
- Publisher(s): De Gruyter Oldenbourg
- ISBN: 9783110518627
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