Fehlervermeidende Codegenerierung für verteilte, responsive Systeme:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
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1994
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Erlangen-Nürnberg, Univ., Diss., 1994 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG . 1
1.1 VORWORT. 1
1.2 ZIELSETZUNG . 2
1.3 TRADITIONELLE VORGEHENSWEISE. 2
14 FORTSCHRITTLICHE VORGEHENSWEISE . 3
1.4.1 ENTWICKLUNGSUMGEBUNG . 3
1.4.2 ZIEL-HARDWARE . 4
1.4.3 EINSCHRAENKUNGEN. 4
1.4.4 TOP-DOWN SCHNITTSTELLEN . 4
1.5 INHALTSUEBERSICHT . 5
2 VERTEILTE, RESPONSIVE SYSTEME. 6
2.1 STAND DER FORSCHUNG UND BEDEUTUNG FUER SILT. 6
2.2 FEHLERTOLERANZ-ANFORDERUNGEN.-. 6
2.2.1 UEBERLEBENSWAHRSCHEINLICHKEIT. 7
2.2.2 ROBUSTHEIT. 9
2.3 ECHTZEIT-ANFORDERUNGEN . 9
2.4 EIGNUNG VON PARALLELEN UND VERTEILTEN RECHNERSYSTEMEN. 10
2.4.1 HARDWARE-KOMPONENTEN FUER SILT . 10
2.4.2 STEUERUNGEN MIT EINER EINZIGEN CPU . 11
2.4.3 MULTICOMPUTING FUER EINEN PROZESSOR-POOL . 12
2.4.4 FEHLERTOLERANZ AUF DER BASIS VERTEILTER SYSTEME . 13
2.4.5 HW-KONFIGURATIONEN UND NETZTOPOLOGIEN FUER DIE
SICHERHEITSLEITTECHNIK. 14
2.5 BEISPIELE . 16
2.5.1 MARS - EIN WARTUNGSFREUNDLICHES ECHTZEITSYSTEM . 16
2.5.2 MAFT - EINE MULTICOMPUTER-ARCHITEKTUR ZUR FEHLERTOLERANZ . 18
3 DAS KONZEPT DER AUTOMATISCHEN CODEGENERIERUNG . 22
3.1 DAS SPACE-TOOLKIT. 22
3.2 DER FUNKTIONSBAUSTEIN . 25
3.2.1 FB-PORTS. 26
3.2.2 FB-PARAMETER . 26
3.3 DER FUNKTIONSPLAN . 27
3.4 VORWAERTSDOKUMENTATION . 28
3.4.1 REALISIERUNG VON GASE-METHODEN DURCH DAS SPACE- KONZEPT. 28
3.4.2 SPEZIFIKATIONS- UND DOKUMENTATIONS-HIERARCHIEN. 30
3.5 DIE FUNKTIONSPLANGRUPPE. 32
3.5.1 SOFTWARE-ZHARDWARE-ZUORDNUNG . 32
3.5.2 HARDWARE-MODELLIERUNG. 34
3.6 GRAPHISCHE PROGRAMMIERUNG. 37
3.6.1 MENUEBAR. 37
3.6.2 STATUSZEILE. 37
3.6.3 PICTOGRAMMLEISTE . 37
3.6.4 PICTOGRAMMPALETTE. 39
3.6.5 INTERAKTIONSFENSTER. 39
3.6.6 FUNKTIONSPLAN-FRAME. 40
3.6.7 VERBINDUNGEN . 40
4 FEHLERTOLERANZ IN RESPONSIVEN SYSTEMEN. 41
4.1 PROBLEMKREIS-BESCHREIBUNG UND -ABGRENZUNG . 41
4.2 SOFTWARE-IMPLEMENTIERTE FEHLERTOLERANZ. 42
4.2.1 DAS STRUKTUR-FUNKTIONS-MODELL. 42
4.2.2 DAS SCHICHTENMODELL. 42
4.2.3 FEHLERBEHEBUNGS- UND -KOMPENSATIONS-MASSNAHMEN. 43
4.3 SOFTWARE-FEHLERTOLERANZ . 45
I
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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INHALTSVERZEICHNIS
4.3.1 "BACK TO BACK"-ENTWICKLUNG. 45
4.3 1.1 THEORETISCHE ERGEBNISSE VON LITTLEWOOD UND MILLER. 46
4.3.1.2 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE VON KELLY UND AVIZIENIS. 46
4.31.3 SCHLUSSFOLGERUNG BEZUEGLICH N-VERSION-PROGRAMMING. 47
4.3.2 DIVERSITAERE PROGRAMMKONSTRUKTE. 48
4.3.3 DIVERSITAERE PROGRAMMIERSPRACHEN. 50
4.3.4 DIVERSITAERE BASISSOFTWARE . 50
4.3.5 EINBETTUNG VON SOFTWARE-FEHLERTOLERANZVERFAHREN . 51
5 FEHLERTOLERANZ IM KONTEXT DER AUTOMATISCHEN CODEGENERIERUNG . 53
5.1 BASIS DER FEHLERVEMNEIDUNG IN SPACE . 53
5.2 DER FUNKTIONSBAUSTEIN-MODUL . 54
5.2.1 ABGELEITETE FB-PARAMETER. 54
5.2.2 FB-ZUSTANDSSPEICHER. 55
5.2.3 SCHALTNETZ . 55
5.3 DER FUNKTIONSPLAN-MODUL. 56
5.4 HARDWARE-TREIBER. 57
5.5 DER FUNKTIONSPLANGRUPPEN-MODUL . 58
5.6 DIE ABLAUFUMGEBUNG.
61
5.6.1 OBJEKTORIENTIERTER ANSATZ. 63
5.6.2 FEHLERMELDUNGEN DER CODEGENERATOREN . 63
5.7 STATUSVERARBEITUNG.
63
5.8 TESTVERARBEITUNG. 64
5.8.1 TESTINFORMATION. 65
5.8.2 TESTEINGRENZUNG. 65
5.9 FEHLERDIAGNOSE.
65
5.9.1 ASYNCHRONE HW-FEHLERMELDUNGEN. 66
5.9.2 SELBSTTESTS.
66
5.9.3 FUNKTIONSPRUEFUNG. 67
5.9.4 GLEICHLAUFUEBERWACHUNG . 67
5.9.5 ZERSTOERENDE FEHLERDIAGNOSE . 68
5.10 ANPASSUNG KLASSISCHER FEHLERTOLERANZ-VERFAHREN . 68
5.10.1 FEHLERMASKIERUNG . 68
5.10.2 SEITWAERTSBEHEBUNG . 69 '
5.10.3 VORWAERTSBEHEBUNG. 71
6 FEHLERTOLERANTE UHRZEITSYNCHRONISATION IN VERTEILTEN, RESPONSIVEN
SYSTEMEN . 72
6.1 UHRZEITFUEHRUNG IN VERTEILTEN SYSTEMEN . 73
6.1.1 ABSOLUTE ZEIT. 73
6.1.2 VIRTUELLE ZEIT. 74
6.1.3 CHARAKTERISTISCHE ECHTZEIT-GROESSEN . 75
6.2 GRUNDLAGEN DER SYNCHRONISATION . 76
6.2.1 FUNDAMENTALE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN SYNCHRONISATIONSGROEBEN. 76
6.2.2 GESTEUERTE SYNCHRONISATION. 78
6.2.3 GEREGELTE SYNCHRONISATION. 78
6.2.4 IMPLIZITE SYNCHRONISATION . 79
6.3 TAKT- UND BEFEHLSSYNCHRONISATION . 79
6.4 ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION. 80
6.4.1 ALGORITHMEN ZUR INTERNEN ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION . 81
6.4.1.1 DER FEHLERTOLERANTE DURCHSCHNITTSALGORITHMUS. 81
6.4.1.2 DER INTERAKTIVE KONVERGENZALGORITHMUS CON. 83
6.4.1.3 DER INTERAKTIVE KONSISTENZALGORITHMUS COM. 84
6.4.1.4 DER INTERAKTIVE KONSISTENZALGORITHMUS CSM. 84
6.4.1.5 STOCHASTISCHE UHRZEIT-SYNCHRONISATION . 85
6.4.1.6 AKTIVE UHRZEIT-SYNCHRONISATION . 86
6.4.1.7 INTERNE ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION NACH LUNDELIUS-WELCH &
LYNCH. 86
6.4.1.8 WEITERE ALGORITHMEN ZUR INTERNEN ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION .
87
6.4.1.9 SCHLUSSFOLGERUNG. 88
6.4.2 EXTERNE ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION . 90
6.4.3 ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION IN MMC COMNET . 91
6.4.4 ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION IN MARS. 91
II
INHALTSVERZEICHNIS
6.4.5 ABSOLUTZEIT-SYNCHRONISATION IN MAFT. 92
6.5 VIRTUELLE ZEITSYNCHRONISATION. 93
6.5.1 VIRTUELLE ZEITSYNCHRONISATION NACH LAMPORT. 93
6.5.2 VIRTUELLE ZEITSYNCHRONISATION NACH FIDGE. 94
6.6 UHRZEITSYNCHRONISATION MITTELS SYNCHRONISATIONSPLAENEN. 96
6.6.1 DER SYNCHRONISATIONSPLAN. 96
6.6.2 REGELUNGSTECHNISCHER ANSATZ . 98
6.6.3 VORAUSSETZUNGEN ZUR GENERIERUNG EINES SYNCHRONISATIONSPLANS . 100
6.6.4 KOMMUNIKATIONSPROTOKOLL. 103
6.6.5 GENERIERUNG EINES SYNCHRONISATIONSPLANS . 106
6.7 BEISPIEL ZUR UHRZEITSYNCHRONISATION NACH DEM SPACE-KONZEPT. 108
6.7.1 BEISPIEL-NETZTOPOLOGIE . 108
6.7.2 ZWEI MODELLE DER STRECKE. 109
6.7.2.1 MODELLIERUNG DER REGELUNG . 109
6.7.2.2 MODELN DER STRECKE. 110
6.7.2.3 MODELL 2 DER STRECKE. 111
6.7.3 VERHALTEN DER REGELUNG. 111
6.7.3.1 REGELUNG MITTELS P-REGLER . 112
6.7.3.2 REGELUNG MITTELS PI-REGLER. 112
6.7.3.S EINFLUSS DER FUEHRUNGSGROEFIEN. 114
5.7.3.4 EINFLUSS DER STOERGROESSEN . 115
6.7.4 SIMULATION DER UHRZEITSYNCHRONISATION. 116
6.8 EIGENSCHAFTEN EINES SYNCHRONISATIONSPLANS. 116
6.8.1 SYSTEMTHEORETISCHES VERHALTEN . 116
6.8.2 ANLAUFVERHALTEN. 117
6.8.3 LANGZEITVERHALTEN. 118
6.8.4 KOMMUNIKATIONSAUFWAND. 120
6.8.5 SYNCHRONISATIONSGENAUIGKEIT. 121
6.B.5.1 EINFLUSS EINER BEGRENZTEN ZELTAUFLOESUNG. 121
SS.8.5.2 INTERNE SYNCHRONISATIONSGENAUIGKEIT. 122
6.8.5.3 EXTERNE SYNCHRONISATIONSGENAUIGKEIT . 122
7 SICHERES ECHTZEIT-VERHALTEN. 123
7.1 SICHERHEITSSCHICHTEN . 123
7.2 ZUGRUNDE LIEGENDES ECHTZEITBETRIEBSSYSTEM . 124
7.3 ERMITTLUNG DES LOKALEN SCHEDULINGPLANS. 126
7.4 ERMITTLUNG DES GLOBALEN SCHEDULINGPLANS. 130
7.4.1 ERMITTLUNG DER CPCOUPLINGCONN-OBJEKTA . 130
7.4.2 ERMITTLUNG DER MULTICASTING-TELEGRAMME. 134
7.4.3 ERMITTLUNG DER TELEGRAMM-SENDEZEITEN UND
RECHNERKNOTEN-STARTZEITEN. 138
7.5 VERMEIDUNG EINES MELDESCHWALLS. 143
7.5.1 PERIODISCHE MELDUNGEN. 143
7
J52
ASSERTIONS . 143
7.6 ANSATZ ZUR AUSNAHMEBEHANDLUNG . 144
7.7 SCHNITTSTELLE ZUM PROZESS. 146
7.7.1 MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTEILE. 146
7.7.2 SCHNITTSTELLENRECHNER. 146
7.8 EFFIZIENZ. 147
7.8.1 EFFIZIENTE BERECHNUNGEN. 147
7.8.2 NEGIERTE VERBINDUNGEN. 147
7.8.3 INFORMATION HIDING . 148
7.9 MOEGLICHKEITEN ZUR PARALLELISIERUNG. 149
7.9.1 PARALLELISIERUNG AUF FPG-EBENE. 149
7.9.2 PARALLELISIERUNG AUF FP-EBENE . 150
7.9.3 PARALLELISIERUNG AUF FB-EBENE . 150
7.10 GRUNDSAETZE ZUM ENTWURF VON LEITTECHNIK . 150
8 FEHLERVERMEIDUNG UND PRUEFUNG MITTELS AUTOMATISCHER CODEGENERIERUNG.
152
8.1 SEQUENTIALISIERUNG. 152
8.1.1 SEQUENTIALISIERUNG INNERHALB EINES FUNKTIONSPLANS. 153
8.1.2 ERMITTLUNG EINER GUELTIGEN FUNKTIONSPLANSEQUENZ . 157
III
INHALTSVERZEICHNIS
8.1.3 FPG-UEBERGREIFENDE SCHLEIFEN.
162
8.1.4 BEHANDLUNG EINER NICHT SEQUENTIALISIERBAREN LT-SPEZIFIKATION . 162
8.2 EINDEUTIGKEIT DER GRAPHISCHEN SPEZIFIKATION. 165
8.3 PRUEFEBENEN . 187
8.3.1 PRUEFEBENE 1 . 168
8.3.2 VERIFIKATION DER UIMS-/DBMS-TRANSFORMATION . 169
8.3.3 PRUEFEBENE 2. 169
8.3.4 VERIFIKATION DER DBMS-/QUELLTEXT- TRANSFORMATION. 170
8.3.5 PRUEFEBENE 3. 170
8.3 5.1 PRUEFUNG DER AUTOMATISCH GENERIERTEN QUELLTEXTE . 171
8.3.5 2 PRUEFUNG DER "KONVENTIONETR ERSTELLTEN QUELLTEXTE. 171
8.3.6 VERIFIKATION DER QUELLTEXT-/BINAERCODE-TRANSFORMATION. 172
8.4 KONFIGURATIONSMANAGEMENT. 173
9 VALIDATION IM KONTEXT DER AUTOMATISCHEN CODEGENERIERUNG . 175
9.1 VALIDATION MITTELS PROZESSSIMULATION. 175
9.2 SIMULATION VON TEILEN DES RESPONSIVEN SYSTEMS . 177
9.3 DYNAMISIERTE FUNKTIONSPLAENE. 179
10 RUECKBLICK UND ERWEITERBARKEIT. 182
10.1 RUECKBLICK. 182
10.2 ERWEITERUNGSMOEGLICHKEITEN . 184
10.2.1 ERWEITERUNG UM ZUVERLAESSIGKEITSANALYSE-METHODEN . 184
10.2.2 ERWEITERUNG UM EINE AUTOMATISCHE RUECKTRANSFORMATION. 185
10.2.3 ERWEITERUNG UM EINEN FB-MANAGER . 185
10.2.3.1 PICTOGRAMM-EDLTOR. 186
10.2.3.2 FB-MACROS. 186
10.2.3.3 PROZEDUR-EDITOR . 186
10.2.4 ERWEITERUNG UM ZEITCONSTRAINTNETZE. 187
10.2.4.1 HEURISTISCHE UEBERWACHUNG . 187
10.2.4.2 SYSTEMATISCH-MODELLGESTUETZTE UEBERWACHUNG. 187
10.2.4.3 PROZEBUEBERWACHUNG MIT ZELTCONSTRAINTNETZEN . 188
10.3 AUSBLICK. 188
A ABKUERZUNGEN, AKRONYME UND BEGRIFFE. I
A.1 ABKUERZUNGEN . *
A.2 AKRONYME .
YYYY
A. 3 BEGRIFFE . "
YY
B ECHTZEITDEFINITIONEN. V
B. 1 WEICHE ECHTZEIT. *V
B.2 HARTE ECHTZEIT.
V
B. 3 ANFORDERUNGEN AN ECHTZEITBETRIEBSSYSTEME. V
C GRAPHDEFINITIONEN . VII
C. 1 BASISDEFINITIONEN. VII
C.2 KOMPLEXITAET VON ALGORITHMEN AUF GRAPHEN. VIII
D DEMONSTRATIONSANLAGE ZUM TEST DES SPACE-KONZEPTS . X
E BEISPIEL-HARDWARE FUER EIN VERTEILTES, RESPONSIVES SYSTEM. XIV
LITERATURVERZEICHNIS . XVI
ABBILDUNGSVERZEICHNIS .
V
TABELIENVERZEICHNIS . XXVIII
STICHWORTVERZEICHNIS . XXIX
IV |
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