Sistemi Embedded e Real-Time

Anno Accademico: 2012-2013 - Docente: Marco Cesati

Modulo da 6/9 CFU dell'ordinamento DM270/2004

Secondo anno dei corsi di Laurea Magistrale in

• Ingegneria Informatica (6 CFU)
• Ingegneria dell'Automazione (6 CFU)
• Ingegneria Elettronica (9 CFU)

Generalità

Svolgimento

1 ottobre 2012 - 2 febbraio 2013 (primo semestre)

Obiettivi del corso

Il corso intende fornire allo studente un quadro aggiornato dell'attuale tecnologia dei sistemi embedded e real-time.

Programma sintetico del corso

• Introduzione ai sistemi embedded
• Introduzione ai sistemi real-time
• Teoria della schedulazione real-time
• Organizzazione dei sistemi operativi real-time
• Architettura dei sistemi embedded
• Sviluppo di sistemi embedded basati su microcontrollori e FPGA

Pre-requisiti

Il corso è progettato per gli studenti del secondo anno dei corsi di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica, Ingegneria dell'Automazione e Ingegneria Elettronica.

Affinché le prove d'esame siano legalmente valide questo corso deve essere inserito nel piano di studi relativo all'Anno Accademico 2012-2013.

Iscrizione al corso

Per poter sostenere le prove di verifica e di esame è necessario iscriversi al corso entro il 30 novembre 2012.

È possibile iscriversi solo attraverso il seguente link: http://didat.sprg.uniroma2.it/sert13/register.php.

Non sarà accolto alcun reclamo relativo alla (mancata) iscrizione al corso dopo il 30 novembre 2012.

Sistema di gestione online del corso

Questo corso fa uso di un sistema software (G.O.C.U.) per la gestione delle iscrizioni al corso e le prenotazioni alle prove di esame (entrambe le cose sono sempre obbligatorie).

Accedendo alla pagina http://didat.sprg.uniroma2.it/sert13 è possibile iscriversi al corso (è necessario indicare un indirizzo email valido, vedi regole). Al termine della procedura di iscrizione si ottiene il proprio codice studente (valido per l'anno accademico 2012-2013) necessario per accedere all'area studenti.

Il sistema:

• permette di prenotarsi alle prove di esame ed invia un'email di conferma,
• invia un'email con l'esito della prova non appena il docente pubblica i risultati,
• riassume l'esito di tutte le prove di esame sostenute,
• se necessario calcola la media delle prove e mostra un eventuale voto utile alla verbalizzazione,
• permette di richiedere un nuovo invio del vostro codice studente (ad esempio in caso di smarrimento).

Orari

Orari delle lezioni:

Martedì dalle 16:00 alle 17:30, aula C5
Mercoledì dalle 11:30 alle 13:00, aula C12 (*)
Giovedì dalle 14:00 alle 15:30, aula C5

(*) La lezione del mercoledì è generalmente riservata per il recupero di lezioni perse.

Orario di ricevimento di Marco Cesati:

• In aula, dopo la lezione del mercoledì e del giovedì
• Giovedì 10:30 – 12:30, ufficio del docente, stanza A3-06, terzo piano, edificio "Ingegneria dell'Informazione"

Calendario delle lezioni

Materiale didattico

• Testo di riferimento: Jane W. S. Liu, Real-Time Systems. Prentice Hall, 2000. ISBN: 0-13-099651-3
• Testo alternativo: Giorgio C. Buttazzo, Hard Real-Time Computing Systems. Second edition. Springer, 2005. ISBN: 978-1-4419-3578-6
• Correzioni e commenti al testo di Liu (ultimo aggiornamento 13.09.2010)
• Correzioni e commenti al testo di Buttazzo (ultimo aggiornamento 8.03.2011)
• Lucidi delle lezioni (disponibili dopo ogni lezione nella sezione Calendario delle lezioni)

Attenzione! È fortemente sconsigliato utilizzare i lucidi dei precedenti anni accademici. In particolare, ogni contestazione sui risultati delle prove d'esame basata su informazioni estratte da lucidi degli anni precedenti non sarà presa in considerazione

E-mail del corso:

Link esterni su sistemi embbeded

• Center for Automotive Embedded Systems Security (CAESS): un centro di ricerca universitario che studia la sicurezza dei sistemi embedded all'interno delle automobili moderne
• Experimental Security Analysis of a Modern Automobile, 2010 IEEE Symposium on Security and Privacy, May 2010
• Comprehensive Experimental Analyses of Automotive Attack Surfaces, USENIX Security Symposium, August 2011
• Automotive Grade Linux Project: un consorzio formato da importanti industrie automobilistiche e di IT per promuovere l'adozione di Linux ed altre tecnologie open-source all'interno delle automobili di nuova generazione
• Linux and automotive computing security: un articolo di N. Willis molto interessante (anche per i commenti dei lettori)
• Videos of the Embedded Linux Conference Europe 2012. In particolare, consiglio:
  • The End of Embedded Linux (As We Know It), by C. Simmons (slide, video)
  • Embedded Linux RADAR Device, by A. Fontquerni Gorchs (slide, video)

Link esterni su ricerca e real-time:

• IEEE TCRTS (Technical Committee on Real-Time Systems)
• A Survey of Hard Real-Time Scheduling Algorithms and Schedulability Analysis Techniques for Multiprocessor Systems

Link esterni su RTOS:

• Sito eCos
• Sito FreeRTOS
• Sito LynuxWorks (LynxOS)
• Sito QNX (Neutrino)
• Sito S.Ha.R.K. (Soft Hard Real-Time Kernel)
• Sito Microsoft Windows Embedded CE
• Sito WindRiver (VxWorks)

Link esterni su real-time e Linux:

• Sito RTAI
• Sito ADEOS
• Real-Time Linux Wiki
• Annuncio acquisizione della tecnonologia RT-Linux da parte di Wind River
• [lwn.net] A realtime preemption overview
• Videos of the Embedded Linux Conference Europe 2012. In particolare, consiglio:
  • Improvement of Scheduling Granularity for Deadline Scheduler, by Y. Kobayashi (slide, video)
  • Understanding PREEMPT_RT (The Real-Time Patch), by S. Rostedt (slide, video)
  • Real-Time Linux in Industrial Appliances, by M. Bis (slide, video)

Link esterni per i microprocessori ARM:

• Manuale dell'architettura ARM
• Manuale del processore ARM920T

Link esterni per il progetto "SERT":

• Crosstool-NG: meta-compilatore di cross-compilatori
• Scheda Technologic Systems TS-7250
  • Manuale della scheda TS-7250
  • Manuale del chip Cirrus Logic EP9302
• RedBoot: l'ambiente di bootstrap utilizzato dalla scheda TS-7250
• Building bare-metal ARM systems with GNU (Miro Samek, Quantum Leaps, EE Times):
  1. What's need to get started
  2. Startup code and the low level initialization
  3. The linker script
  4. C and C++ compiler options
  5. Fine-tuning the application
  6. General description of interrupt handling
  7. Interrupt Locking and Unlocking
  8. Low-level Interrupt Wrapper Functions
  9. C-Level ISRs and Other ARM Exceptions
  10. Test Strategies

Link esterni per programmazione di FPGA:

• Chip FPGA Altera:
  • Sito del produttore
  • Tool di sviluppo (esiste una versione free trial che può essere utilizzata per 30 giorni)
• Chip FPGA Xilinx:
  • Sito del produttore
  • Tool di sviluppo (è necessario richiedere una licenza gratuita al produttore)
• Progetto di circuiti digitali e VHDL:
  • Digital McLogic Design
  • An Introductory VHDL Tutorial
  • Free Range VHDL

Esami

Ogni esame consiste in una prova scritta basata su esercizi relativi principalmente alla teoria della schedulazione real-time, ed in una discussione orale sugli argomenti trattati nel corso.

Gli studenti che debbono conseguire nove crediti formativi dovranno inoltre svolgere e discutere un progetto assegnato dal docente.

Gli studenti che, pur avendo ottenuto un voto finale sufficiente in una qualunque prova d'esame, non volessero verbalizzare subito, potranno aspettare fino all'ultimo appello utile per l'Anno Accademico 2012-2013. Scaduto tale termine, il voto conseguito non sarà più valido, e lo studente dovrà iscriversi al corso dell'Anno Accademico 2013-2014 e sostenere le relative prove d'esame.

Prove d'esame dei precedenti anni accademici

Attenzione: i testi delle prove d'esame seguenti fanno riferimento alla terminologia adottata dal libro di testo di Liu, che differisce in parte da quella adottata nel corso di SERT ad iniziare dall'A.A. 2010/2011. In particolare, i task periodici di Liu corrispondono in genere ai nostri task sporadici, mentre i job sporadici di Liu sono i job di un nostro task aperiodico con vincoli hard real-time.

Calendario delle prove d'esame

La scritta prenotazione obbligatoria significa che per partecipare all'esame è necessario prenotarsi sia tramite GOCU che tramite Delphi.

ATTENZIONE: Ciascuno studente potrà partecipare ad un solo appello della sessione estiva, a sua scelta.

L'unica eccezione a questa regola è che ad uno studente che supera la prova scritta del primo appello estivo è consentito scegliere se partecipare alla prova orale del primo appello estivo oppure del secondo appello estivo.

Valutazione della didattica

La valutazione della didattica è affidata al Nucleo di Valutazione d'Ateneo.

Attenzione: Nell'anno accademico 2010/2011 non sono state raccolte le valutazioni degli studenti tramite questionari distribuiti durante una delle lezioni.

Statistiche (parziali) anno accademico 2010-2011

Statistiche anno accademico 2009-2010

Statistiche anno accademico 2008-2009

Note:

• Il numero tra parentesi indica gli studenti iscritti che hanno completato almeno una prova d'esame
• La voce "Verbal. (%)" indica la percentuale di studenti che hanno verbalizzato l'esame, calcolata sul numero di studenti che hanno partecipato ad almeno una prova d'esame
• Le statistiche sui voti sono calcolate considerando le lodi equivalenti a "trenta/30"