You cannot select more than 25 topics Topics must start with a letter or number, can include dashes ('-') and can be up to 35 characters long.
ebes-zusammenfassung/Zusammenfassung.tex

368 lines
13 KiB
TeX

% Options for packages loaded elsewhere
\PassOptionsToPackage{unicode}{hyperref}
\PassOptionsToPackage{hyphens}{url}
%
\documentclass[
]{article}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage{lmodern}
\usepackage{iftex}
\ifPDFTeX
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{textcomp} % provide euro and other symbols
\else % if luatex or xetex
\usepackage{unicode-math}
\defaultfontfeatures{Scale=MatchLowercase}
\defaultfontfeatures[\rmfamily]{Ligatures=TeX,Scale=1}
\fi
% Use upquote if available, for straight quotes in verbatim environments
\IfFileExists{upquote.sty}{\usepackage{upquote}}{}
\IfFileExists{microtype.sty}{% use microtype if available
\usepackage[]{microtype}
\UseMicrotypeSet[protrusion]{basicmath} % disable protrusion for tt fonts
}{}
\makeatletter
\@ifundefined{KOMAClassName}{% if non-KOMA class
\IfFileExists{parskip.sty}{%
\usepackage{parskip}
}{% else
\setlength{\parindent}{0pt}
\setlength{\parskip}{6pt plus 2pt minus 1pt}}
}{% if KOMA class
\KOMAoptions{parskip=half}}
\makeatother
\usepackage{xcolor}
\IfFileExists{xurl.sty}{\usepackage{xurl}}{} % add URL line breaks if available
\IfFileExists{bookmark.sty}{\usepackage{bookmark}}{\usepackage{hyperref}}
\hypersetup{
hidelinks,
pdfcreator={LaTeX via pandoc}}
\urlstyle{same} % disable monospaced font for URLs
\setlength{\emergencystretch}{3em} % prevent overfull lines
\providecommand{\tightlist}{%
\setlength{\itemsep}{0pt}\setlength{\parskip}{0pt}}
\setcounter{secnumdepth}{-\maxdimen} % remove section numbering
\ifLuaTeX
\usepackage{selnolig} % disable illegal ligatures
\fi
\author{}
\date{}
\begin{document}
\hypertarget{osi}{%
\section{OSI}\label{osi}}
\begin{table}[]
\begin{tabular}{lllllll}
& Daten & Layer & Name & Protokolbeispiel & Hardware & \\
& \cellcolor[HTML]{9AFF99} & \cellcolor[HTML]{9AFF99}7 & \cellcolor[HTML]{9AFF99}Application Layer & \cellcolor[HTML]{9AFF99}HTTP, FTP, DNS, SNMP, Telnet & \cellcolor[HTML]{9AFF99}PC & \cellcolor[HTML]{9AFF99}Netzwerkprozess zur Applikation \\
& \cellcolor[HTML]{9AFF99} & \cellcolor[HTML]{9AFF99}6 & \cellcolor[HTML]{9AFF99}Presentation Layer & \cellcolor[HTML]{9AFF99}SSL, TLS & \cellcolor[HTML]{9AFF99} & \cellcolor[HTML]{9AFF99}Verschlüsselung, Darstellung der Daten \\
& \multirow{-3}{*}{\cellcolor[HTML]{9AFF99}Data} & \cellcolor[HTML]{9AFF99}5 & \cellcolor[HTML]{9AFF99}Session Layer & \cellcolor[HTML]{9AFF99}NetBIOS, PPTP & \cellcolor[HTML]{9AFF99} & \cellcolor[HTML]{9AFF99} \\
\multirow{-4}{*}{Host Layers} & \cellcolor[HTML]{67FD9A}Segments & \cellcolor[HTML]{67FD9A}4 & \cellcolor[HTML]{67FD9A}Transport Layer & \cellcolor[HTML]{67FD9A}TCP, UDP & \cellcolor[HTML]{67FD9A} & \cellcolor[HTML]{67FD9A}Ende zu Ende verbindung (Handshake) \\
& \cellcolor[HTML]{FFFC9E}Packets & \cellcolor[HTML]{FFFC9E}3 & \cellcolor[HTML]{FFFC9E}Network Layer & \cellcolor[HTML]{FFFC9E}IP, ARP, ICMP, IPSec & \cellcolor[HTML]{FFFC9E}Switch, Router & \cellcolor[HTML]{FFFC9E}Logische Adressierung und Pfadfindung \\
& \cellcolor[HTML]{FFCE93}Frames & \cellcolor[HTML]{FFCE93}2 & \cellcolor[HTML]{FFCE93}Data Link Layer & \cellcolor[HTML]{FFCE93}PPP, ATM, Ethernet & \cellcolor[HTML]{FFCE93}Switch, Bridge & \cellcolor[HTML]{FFCE93}Physikalische Adressierung mittels MAC \\
\multirow{-3}{*}{Media Layers} & \cellcolor[HTML]{FFCCC9}Bits & \cellcolor[HTML]{FFCCC9}1 & \cellcolor[HTML]{FFCCC9}Physical Layer & \cellcolor[HTML]{FFCCC9}Ethernet, USB, Bluetooth, IEEE802.11 (Wifi) & \cellcolor[HTML]{FFCCC9}Kabel, Hubs & \cellcolor[HTML]{FFCCC9}Media, signal und binäre Übertragung
\end{tabular}
\end{table}
\hypertarget{embedded-systems}{%
\section{Embedded Systems}\label{embedded-systems}}
\begin{quote}
Ein \textbf{verteiltes System} besteht aus Komponenten, die räumlich
oder logisch verteilt sind und mittels einer Kopplung bzw. Vernetzung
zum Erreichen der Funktionalität des Gesamtsystems beitragen.
\end{quote}
\begin{quote}
Ein \textbf{Steuergerät} (engl. Electronic Control Unit, ECU) ist die
physikalische Umsetzung eines eingebetteten Systems. In mechatronischen
Systemen bilden Steuergeräte und Sensorik/Aktuatorik oft eine Einheit.
\end{quote}
\begin{quote}
Wird Elektronik zur Steuerung und Regelung mechanischer Vorgänge
räumlich eng mit den mechanischen Systembestandteilen verbunden, so
sprechen wir von einem \textbf{mechatronischen System}. Der
Forschungsbereich der sich mit der Entwicklung mechatronischer Systeme
befasst nennt sich \textbf{Mechatronik}.
\end{quote}
\hypertarget{klassifikation-und-charakteristika}{%
\subsection{Klassifikation und
Charakteristika}\label{klassifikation-und-charakteristika}}
\hypertarget{technische-auspregung}{%
\subsubsection{Technische Auspregung}\label{technische-auspregung}}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
\textbf{kontinuierliche} Systeme
\item
\textbf{diskreten} Systeme
\item
\textbf{verteilten} Systeme
\item
\textbf{monolithischen} Systeme
\item
\textbf{hybriden} Systeme (sowohl kontinuierlichs als auch diskretes
Verhalten)
\end{itemize}
\begin{quote}
Systeme die sowohl kontinuierliche (analoge), als auch diskrete
Datenteile (wertkontinuierlich) verarbeiten und/oder sowohl über
kontinuierliche Zeiträume (zeitkontinuierlich), als auch zu diskreten
Zeitbpunkten mit ihrer Umgebung interagieren, heißen \textbf{hybrid
Systeme}.
\end{quote}
\hypertarget{sicherheitsrelevanz}{%
\subsubsection{Sicherheitsrelevanz}\label{sicherheitsrelevanz}}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
\textbf{Sicherheitskritische} Systeme (wenn Menschenleben oder die
Unversehrtheit von Einrichtungen abhängt) z.B. Avionik, Medizintechnik
und Kraftfahrzeugbereich
\item
\textbf{nicht Sicherheitskritische} Systeme z.B. Konsumelektronik
hauptsächlich nicht Sicherheitskritische Systeme
\item
\textbf{Zeitkritische} Systeme
\item
\textbf{nicht Zeitkritische} Systeme
\end{itemize}
\hypertarget{produktkategorien}{%
\subsubsection{Produktkategorien}\label{produktkategorien}}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Telekommunikation ( Telefon, Fax, etc.)
\item
Haushalt (Waschmaschine, Mikrowelle, Fernseher, etc.)
\item
Periphere Geräte (Tastatur, Modem, Drucker, etc.)
\item
Bürotechnik (Kopierer, Schreibmaschine etc.)
\item
Geräte für Freizeit, Hobby und Garten
\item
Automobiltechnik (ABS, Wegfahrsperre, Navigationssysteme, etc.)
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Massenmarkt für eingebettete Systeme
\item
häufig Zeit- und zunehmend auch sicherheitskritisch
\end{itemize}
\item
Öffentlicher Verkehr (Fahrkartenautomat, etc.)
\item
Luft- und Raumfahrttechnik
\item
Fertigungstechnik
\item
Steuerungs- und Regelungstechnik, Medizintechnik, Umwelttechnik,
Militärtechnik
\item
Avionik (Flugzeugbau)
\item
uvm
\end{itemize}
\hypertarget{klassifikation}{%
\subsubsection{Klassifikation}\label{klassifikation}}
\hypertarget{transformationelle-systeme}{%
\paragraph{Transformationelle
Systeme}\label{transformationelle-systeme}}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Eingaben müssen zu beginn der Systemverarbeitung vollständig vorliegen
\item
Ausgaben nur verfügbar wenn die Verarbeitung vollständig terminiert
\item
Keine interaktion während der Verarbeitung möglich (=\textgreater{}
kein Einfluss auf die Ergebnisse)
\end{itemize}
\hypertarget{interaktive-systeme}{%
\paragraph{Interaktive Systeme}\label{interaktive-systeme}}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Ausgabe nicht nur bei Terminierung
\item
Interaktion und Synchronisierung mit der Umgebung
\item
Interaktion wird durch das System bestimmt
\item
proaktive Synchronisierung durch das System
\end{itemize}
\hypertarget{reaktive-systeme}{%
\paragraph{reaktive Systeme}\label{reaktive-systeme}}
\begin{quote}
Ein reaktives System kann aus Software und/oder Hardware bestehen und
setzt Eingabeereignisse deren zeitliches Auftreten meist nicht
vorhergesagt werden kann - oftmals aber nicht notwendigerweise unter
EInhaltung von Zeitvorgaben - in Ausgabeereignisse um.
\end{quote}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Synchronisierung dich Systemumgebung
\item
Reagieren auf ihre Umwelt
\item
Arbeiten häufig Nebenläufig
\item
müssen sehr zuverlässig sein
\item
müssen Zeitschranken einhalten (Echtzeitsysteme)
\item
sind in Hardware als auch Software realisiert
\item
werden in komplexen, verteilten Systemplattformen implementiert
\item
Die funktionale Korrektheit ist ein wichtiger Faktor der Entwicklung
\item
eingebettet in komplexe bsp. mechanische, chemische oder biologische
Systemumgebung =\textgreater{} eingebettete Systeme
\end{itemize}
\hypertarget{bestandteile}{%
\subsection{Bestandteile}\label{bestandteile}}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Kontrolleinheit
\item
Regelstrecke
\item
Benutzerschnittstelle
\item
technische Systemumgebung
\item
menschliche Systembenutzer
\end{itemize}
\hypertarget{definitionen}{%
\section{Definitionen}\label{definitionen}}
\begin{quote}
Als \textbf{Steuergerät} (engl. \textbf{Electronic Control Unit},
\textbf{ECU}) wird die eigentliche Steuereinheit eines mechatronischen
Systems verstanden.
Steuergeräte sind im Prinzip wie folgt aufgebaut: Die Kernkomponente des
Steuergeräts stellt ein Mikrocontroller oder Mikroprozessor (Beispiele:
Power PC, Alpha, PC) dar. Zusätzlich kann es optional ein externes RAM
und/oder ROM besitzen sowie sonstige Peripherie und Bauelemente.
Mikrocontroller kennzeichnen eine Klasse von Mikroprozessoren, die auf
den speziellen Anwendungsbereich der Steuerung von Prozessen
zugeschnitten sind. Wir betrachten im Folgenden einige Spezialfälle
genauer.
\end{quote}
\begin{quote}
Ein \textbf{ASIP} (\textbf{applikationsspezifischer Prozessor}) ist ein
Prozessor, der von seiner Struktur als auch von seinem Befehlssatz her
auf seinen Einsatz für bestimmte Anwendungen hin optimiert ist. Er
besitzt spezielle Instruktionssätze, funktionale Einheiten, Register und
spezielle Verbindungsttrukturen.
\begin{itemize}
\tightlist
\item
kostengünstiger aufgrund abgespeckter Prozessoren
\item
aufgrund Programmierbarkeit flexibel
\item
höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit und geringere Leistungsaufnahme
aufgrund optimierter Strukturen
\item
\textbf{Nachteil} = komplizierte und aufwendige Entwicklung
\end{itemize}
\end{quote}
\begin{quote}
Ein \textbf{DSP} ist ein spezieller Mikroprozessor, der Befehle (und
damit Verarbeitungseinheiten) zur Durchführung von
Signal-Verarbeitungs-Aufgaben (bsp. Fast Fourier Transformation,
\textbf{FFT}) besitzt.
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Optimiert auf die häufig vorkommenden Opperationen bei der digitalen
Signalverarbeitung (bsp. schnelle Multiplikation)
\item
hoher Stellenwert ist die Effizienz dieser Operationen
\item
\textbf{Einsatz} bsp. MP3 decoder oder Sprachsignalverarbeitung oder
Bildverarbeitung
\end{itemize}
\end{quote}
\begin{quote}
Das \textbf{Field Programmable Gate Array} (\textbf{FPGA}) ist ein
komplexer, programmierbarer Logikbaustein, der zum Aufbau digitaler,
logischer Schaltungen dient. Er besteht im Wesentlichen aus einzelnen
Funktionsblöcken, die in einer regelmäßigen Struktur (\textbf{Array})
angeordnet sind, und einen Netzwerk von Verbindungen zwischen diesen
Blöcken. Bei FPGAs wird die Implementierung von logischen Funktionen
hauptsächlich durch die Programmierung der Verbindungsleitungen zwischen
den Logikblöcken erreicht.
\begin{itemize}
\tightlist
\item
zwei Arten von FPGAs
\begin{itemize}
\tightlist
\item
rekonfigurierbare (unter verwendung von Speichertechnologien wie
SRAM)
\begin{itemize}
\tightlist
\item
Nachteil: sie sind flüchtig
\end{itemize}
\item
nicht rekonfigurierbare (einmal Konfiguriert immer Konfiguriert,
umsetzung durch physikalische Zerstörung der nicht benötigten
Verbindungsleitungen)
\end{itemize}
\item
Realisierung von Speicherzellen möglich
\item
Eignung zur Realisierung von Steuererwerken (in Form endlicher
Automaten)
\item
Im Gegensatz zu gewöhnlichen \textbf{Gate Arrays} (\textbf{GA}) sind
FPGAs programmierbare Logikbausteine, deren Funktionalität durch das
Zusammenschalten verschiedener Funktionsblöcke erreicht wird
\end{itemize}
\end{quote}
\end{document}