Seminar PikeOS Echtzeit, Scheduling und Zeitpartitionierung

Dieses Einzelseminar vermittelt die Planung, Konfiguration und messtechnische Absicherung von Partitions- und Thread-Zeitverhalten. Die Inhalte sind auf technische Umsetzbarkeit, nachvollziehbare Konfiguration und einen kontrollierten Betrieb ausgerichtet. Theorie, Demonstrationen und Laboraufgaben greifen unmittelbar ineinander.

Jeder Arbeitsschritt beginnt mit einer fachlichen Entscheidung, wird anschließend in CODEO oder am Zielsystem umgesetzt und endet mit einer prüfbaren Kontrolle. Dadurch entsteht kein reines Produktwissen, sondern ein belastbarer Arbeitsablauf für Entwicklung, Integration, Prüfung und Betrieb.

Inhaltsübersicht

1. Echtzeitmodell und Zeitbudgets
2. Zeitpartitionierung und Major Frame
3. Thread-Scheduling innerhalb der Partition
4. Messung und Timing-Verifikation
5. Leistungsbaseline und Messdesign

Zielgruppe

Echtzeitentwickler, Systemarchitekten, Integratoren, Performance-Ingenieure und Verifikationsverantwortliche.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Echtzeitsystemen, Prioritätsscheduling und PikeOS-Partitionierung.

Lernziele

• Ende-zu-Ende-Zeitanforderungen in belastbare Teilbudgets zerlegen.
• Major Frame und Partitionsfenster konsistent dimensionieren.
• Thread-Prioritäten, Synchronisation und Überlastfälle beherrschbar gestalten.
• Jitter, Fristverletzungen und Interferenzen mit geeigneten Messungen sichtbar machen.
• Zeitkonfiguration anhand definierter Akzeptanzgrenzen verifizieren.

Seminarinhalte

Echtzeitmodell und Zeitbudgets

1. Schritt 1: Ende-zu-Ende-Zeitanforderungen in messbare Teilbudgets zerlegen.
2. Schritt 2: Partitionszeit, Thread-Laufzeit, Kommunikation und Geräteverhalten getrennt betrachten.
3. Schritt 3: Perioden, Fristen, Jitter und Überlastbedingungen eindeutig definieren.
4. Schritt 4: Annahmen und Sicherheitsmargen für spätere Messungen dokumentieren.

Zeitpartitionierung und Major Frame

1. Schritt 1: Zeitfenster aus Kritikalität, Last und Reaktionsanforderungen ableiten.
2. Schritt 2: Major Frame und Partitionsfenster ohne unzulässige Lücken oder Überbuchung konfigurieren.
3. Schritt 3: Kommunikationsketten über mehrere Partitionen zeitlich ausrichten.
4. Schritt 4: Normalbetrieb und degradierte Betriebsarten getrennt bewerten.

Thread-Scheduling innerhalb der Partition

1. Schritt 1: Prioritäten, Perioden und Synchronisationspunkte festlegen.
2. Schritt 2: Blockierungen, Prioritätsinversion und gemeinsame Ressourcen analysieren.
3. Schritt 3: Zeitüberschreitungen und nicht periodische Lasten beherrschbar behandeln.
4. Schritt 4: Messwerte mit dem geplanten Scheduling-Modell vergleichen.

Messung und Timing-Verifikation

1. Schritt 1: Messpunkte und repräsentative Lastprofile definieren.
2. Schritt 2: Trace- und Laufzeitdaten über mehrere Zyklen erfassen.
3. Schritt 3: Worst-Case-nahe Beobachtungen, Jitter und Ausreißer klassifizieren.
4. Schritt 4: Abweichungen durch Konfigurationsanpassung oder Anforderungsrückkopplung schließen.

Leistungsbaseline und Messdesign

1. Schritt 1: Geschäfts- und Systemziele in Latenz-, Jitter-, Durchsatz- und Lastmetriken übersetzen.
2. Schritt 2: Messpunkte, Lastprofile und Störgrößen vor der Messung definieren.
3. Schritt 3: Warm-up, Wiederholungen und Zeitbasis konsistent festlegen.
4. Schritt 4: Eine unveränderte Baseline als Vergleichsstand sichern.

Praxisübungen

• Zeitbudget für eine mehrstufige Verarbeitungskette aufstellen.
• Major Frame mit mehreren Partitionsfenstern konfigurieren und simulieren.
• Prioritätsinversion und Überlast gezielt erzeugen und beheben.
• Trace-Messung gegen geplante Fristen, Jittergrenzen und Reserven auswerten.

Arbeitsweise

Kurze Fachblöcke werden unmittelbar durch Demonstrationen und geführte Übungen ergänzt. Konfigurationen, Quelltexte, Prüfprotokolle und Checklisten werden in einer konsistenten Laborumgebung geführt. Fehlerbilder werden nicht nur behoben, sondern systematisch eingegrenzt und dokumentiert.