Organic Computing: Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze

Einleitung

Unter dem Begriff "Organic Computing" versammelt sich in einem Schwerpunktprogramm der DFG eine Reihe von Projekten mit dem Ziel zukünftige, komplexe Probleme zu bewältigen. Diese Probleme werden so komplex oder vielfältig sein, dass es extrem schwierig ist, sie im Vorfeld komplett zu erfassen und zu lösen. "Organic Computing" versucht dieses Problem zu bewältigen, indem es zukünftigen (Computer-) Systemen die Möglichkeit gibt, sich durch selbst-Rekonfiguration an jede gegebene Sitation anzupassen und aus ihren Handlungen zu lernen.

Zu diesem Zweck werden in den Projekten verschiedenste Ansätze der Selbstorganisation, des Computer-lernens, und der Kontrolle und Steuerung dieser Vorgänge untersucht.

Projekt im IDA

Das Projekt "Embedded Performance Analysis for Organic Computing" (EPOC) befasst sich mit Echtzeitaspekten von adaptiven und selbstorganisierenden Systemen. Unter Echtzeitaspekten verstehen wir Antwortzeiten von Prozessen oder auch Ende-zu-Ende Latenzen von Task-Ketten. (z. B. die Zeit, die verstreicht zwischen dem Betätigen des Bremspedals im Auto und dem Zupacken der Bremsplatten an der Bremsscheibe).

Im Rahmen des Projektes wird ein Framework entwickelt, das es ermöglicht, auch in sich verändernden Systemen, solche Aspekte zu überwachen und auf eventuelle Verletzungen von Vorgaben zu reagieren.

Hierzu wurde die vorhandene Analysesoftware SymTA/S angepasst, so dass sie auch auf eingebetteten Microcontrollern lauffähig ist. Im Zusammenspiel mit im System verteilten Watchdogs, die ein analysierbares Modell der aktuell auf dem System laufenden Anwendungen generieren, entsteht ein Framework, das auch Systemweite Constraints überwachen kann.

Entwicklung eines Demonstrators

im Rahmen dieses Projektes wird ein Demonstrator auf einer Mikrocontroller-Plattform entwickelt. Der aktuelle Aufbau besteht aus zwei Entwicklungsboards, mit je einem Freescale MPC5200 Mikrocontroller, die über CAN vernetzt sind (siehe Bilder).

Auf diesem System soll eine adaptive Betriebssystemumgebung implementiert werden, die systemweite Timingeigenschaften berücksichtigen kann. Das Betriebssystem soll auf Basis des Microkernels MicroC/OS-II (für Universitäre Zwecke frei von der Firma Micrium verfügbar) implementiert werden.

Hierzu muss zunächst der vorhandene MPC5200 Port getestet und auf den Boards zum laufen gebracht werden. Anschließend soll ein Board support package (BSP) für den Microcontroller implementiert werden. Dieses beinhaltet die nötigen Treiber für die wesentlichen Teile des Evaluationsboards.

Außerdem soll eine oder mehrere Anwendungen auf den Boards implementiert werden, die sensibel auf Timingfehler reagieren. Hier bieten sich z.B. Audio/Video Streaming Applikationen an. Im Bereich der Entwicklung des Betriebssystems bzw. einer Anwendung können studentische Arbeiten oder Hiwi Stellen vergeben werden (siehe auch Folien)

Beteiligte Mitarbeiter am IDA

Steffen Stein

Moritz Neukirchner

Harald Schrom

Offene Studentische Arbeiten

Zur Zeit keine offenen Angebote

Offene Hiwi Jobs

Zur Zeit keine offenen Angebote

Veröffentlichungen im Projekt

Das aufgeführte Material ist urheberrechtlich geschützt. Das entsprechende Urheberrecht ist zu beachten.

Steffen Stein, Moritz Neukirchner and Rolf Ernst, "Admission Control and Self-Configuration in the EPOC Framework" in Proc. of International Conference on Embedded Computer Systems: Architectures, Modeling, and Simulation (SAMOS XI), Juli 2011.
@inproceedings{SNP11:AdmisContrSelfCFrame, author = {Steffen Stein and Moritz Neukirchner and Rolf Ernst}, booktitle = {Proc. of International Conference on Embedded Computer Systems: Architectures, Modeling, and Simulation (SAMOS XI)}, month = jul, title = {{Admission Control and Self-Configuration in the EPOC Framework}}, url = {http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6045486}, year = {2011} }
Moritz Neukirchner, Steffen Stein and Rolf Ernst, "SMFF: System Models for Free" in 2nd International Workshop on Analysis Tools and Methodologies for Embedded and Real-time Systems (WATERS), (Porto, Portugal), Juli 2011.
@inproceedings{Neu10:SMFF, address = {Porto, Portugal}, author = {Moritz Neukirchner and Steffen Stein and Rolf Ernst}, booktitle = {2nd International Workshop on Analysis Tools and Methodologies for Embedded and Real-time Systems (WATERS)}, month = jul, title = {{SMFF: System Models for Free}}, year = {2011} }
Moritz Neukirchner, Steffen Stein, Harald Schrom and Rolf Ernst, "Self-Configuration in Hard Realtime Systems", Juni 2011. Demonstration at International Conference on Autonomic Computing (ICAC).
@misc{NSS+11:SelfCHardRealtSyste, author = {Moritz Neukirchner and Steffen Stein and Harald Schrom and Rolf Ernst}, howpublished = {Demonstration at International Conference on Autonomic Computing (ICAC)}, month = jun, title = {{Self-Configuration in Hard Realtime Systems}}, year = {2011} }
Moritz Neukirchner, Steffen Stein, Harald Schrom, Johannes Schlatow and Rolf Ernst, "Contract-based Dynamic Task Management for Mixed-Criticality Systems" in 6th IEEE International Symposium on Industrial Embedded Systems (SIES), Juni 2011.
@inproceedings{NSS+11:ContrDynamManagMixed, author = {Moritz Neukirchner and Steffen Stein and Harald Schrom and Johannes Schlatow and Rolf Ernst}, booktitle = {6th IEEE International Symposium on Industrial Embedded Systems (SIES) }, month = jun, title = {{Contract-based Dynamic Task Management for Mixed-Criticality Systems}}, url = {http://dx.doi.org/10.1109/SIES.2011.5953651}, year = {2011} }
Moritz Neukirchner and Rolf Ernst, "A Filtering Approach to Distributed Priority Assignment in Real-Time Systems" in Workshop on Synthesis and optimization Methods for Real-Time Embedded Systems (SOMRES), (Vienna, Austria), November 2011.
@inproceedings{neukirchner2011filtering, address = {Vienna, Austria}, author = {Moritz Neukirchner and Rolf Ernst}, booktitle = {Workshop on Synthesis and optimization Methods for Real-Time Embedded Systems (SOMRES) }, month = nov, title = {{A Filtering Approach to Distributed Priority Assignment in Real-Time Systems}}, year = {2011} }
Moritz Neukirchner, Steffen Stein and Rolf Ernst, "The EPOC Architecture - Enabling Evolution under Hard Constraints", in Organic Computing - A Paradigm Shift for Complex Systems (Christian Müller-Schloer and Hartmut Schmeck and Theo Ungerer, Ed.), chapter 4, Birkhäuser Science, 2011.
@incollection{NSM+11:OrganCompuParadShift, author = {Moritz Neukirchner and Steffen Stein and Rolf Ernst}, booktitle = {Organic Computing - A Paradigm Shift for Complex Systems}, chapter = {4}, editor = {Christian Müller-Schloer and Hartmut Schmeck and Theo Ungerer, Ed.}, publisher = {Birkhäuser Science}, title = {{The EPOC Architecture - Enabling Evolution under Hard Constraints}}, url = {http://dx.doi.org/10.1007/978-3-0348-0130-0_26}, year = {2011} }
Steffen Stein, Matthias Ivers, Jonas Diemer and Rolf Ernst, "A polynomial time algorithm for computing response time bounds in static priority scheduling with convex event models" in Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS'10), Juli 2010.
@inproceedings{Ste10:polynalgorcompurespo, author = {Steffen Stein and Matthias Ivers and Jonas Diemer and Rolf Ernst}, booktitle = {Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS\'10)}, month = jul, title = {{A polynomial time algorithm for computing response time bounds in static priority scheduling with convex event models}}, year = {2010} }
Moritz Neukirchner, Steffen Stein, Harald Schrom and Rolf Ernst, "A Software Update Service with Self-Protection Capabilities" in Proc. of Design, Automation, and Test in Europe (DATE), (Dresden, Germany), März 2010.
@inproceedings{Neu10:SoftwUpdServSelfProtCapab, address = {Dresden, Germany}, author = {Moritz Neukirchner and Steffen Stein and Harald Schrom and Rolf Ernst}, booktitle = {Proc. of Design, Automation, and Test in Europe (DATE)}, month = mar, title = {{A Software Update Service with Self-Protection Capabilities}}, url = {http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5456925}, year = {2010} }
Steffen Stein, Moritz Neukirchner, Harald Schrom and Rolf Ernst, "Consistency Challenges in Self-Organizing Distributed Hard Real-Time Systems" in Workshop on Self-Organizing Real-Time Systems (SORT), Mai 2010.
@inproceedings{SNS+10:ConsiChallSelfODistr, author = {Steffen Stein and Moritz Neukirchner and Harald Schrom and Rolf Ernst}, booktitle = {Workshop on Self-Organizing Real-Time Systems (SORT)}, month = may, title = {{Consistency Challenges in Self-Organizing Distributed Hard Real-Time Systems}}, url = {http://dx.doi.org/10.1109/ISORCW.2010.17}, year = {2010} }
Simon Schliecker, Steffen Stein, Joern-Christian Braam and Martin Schnieringer, "System Level Performance Analysis with Formal Methods and Virtual Prototyping, Embedded World Conference, Nürnberg, Germany", Februar 2008. Embedded World Conference.
@misc{SSB+08:SysteLevelPerfoAnaly, author = {Simon Schliecker and Steffen Stein and Joern-Christian Braam and Martin Schnieringer}, howpublished = {Embedded World Conference}, month = feb, title = {{System Level Performance Analysis with Formal Methods and Virtual Prototyping, Embedded World Conference, Nürnberg, Germany}}, url = {http://www.techonline.com/learning/techpaper/210604212}, year = {2008} }
Steffen Stein, Arne Hamann and Rolf Ernst, "Real-time Property Verification in Organic Computing Systems" in Proc. of the 2nd International Symposium on Leveraging Applications of Formal Methods, Verification and Validation (ISoLA-06), November 2006.
@inproceedings{SHE06:RealtPropeVerifOrgan, author = {Steffen Stein and Arne Hamann and Rolf Ernst}, booktitle = {Proc. of the 2nd International Symposium on Leveraging Applications of Formal Methods, Verification and Validation (ISoLA-06)}, month = nov, title = {{Real-time Property Verification in Organic Computing Systems}}, year = {2006} }
Steffen Stein, Arne Hamann and Rolf Ernst, "Real-time Management in Emergent Systems" in 36. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik, (Dresden, Germany), Oktober 2006.
@inproceedings{ste06:RealtManagEmergSyste, address = {Dresden, Germany}, author = {Steffen Stein and Arne Hamann and Rolf Ernst}, booktitle = {36. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik}, month = oct, title = {{Real-time Management in Emergent Systems}}, year = {2006} }

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