Überlast
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\end{itemize*}
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\subsubsection{Überlast}
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\begin{itemize*}
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\item Definition: kritische Situation - bei der die benötigte Menge an
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Prozessorzeit die Kapazität des vorhandenen Prozessors übersteigt
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$(U\textgreater1)$
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\begin{itemize*}
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\item[$\rightarrow$] nicht alle Prozesse können Fristen einhalten
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\end{itemize*}
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\item Hauptrisiko: kritische Prozesse können Fristen nicht einhalten
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$\rightarrow$ Gefährdung funktionaler und anderer
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nichtfkt. Eigenschaften ( $\rightarrow$ harte Fristen!)
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\item Stichwort: ,,graceful degradation'' (,,würdevolle'' Verschlechterung)
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statt unkontrollierbarer Situation $\rightarrow$
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Wahrung von Determinismus
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\item Definition: kritische Situation, bei der benötigte Menge an Prozessorzeit die Kapazität des vorhandenen Prozessors übersteigt %$(U< 1)$
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\item[$\rightarrow$] nicht alle Prozesse können Fristen einhalten
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\item Hauptrisiko: kritische Prozesse können Fristen nicht einhalten $\rightarrow$ Gefährdung funktionaler und anderer nichtfkt. Eigenschaften ( $\rightarrow$ harte Fristen!)
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\item Stichwort: ,,graceful degradation'' statt unkontrollierbarer Situation $\rightarrow$ Wahrung von Determinismus
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\end{itemize*}
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\paragraph{Wichtigkeit eines
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Prozesses}
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Wichtigkeit eines Prozesses
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\begin{itemize*}
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\item Minimallösung: (lebenswichtig für Echtzeit-System)
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\begin{itemize*}
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\item Unterscheidung zwischen Zeitbeschränkungen (Fristen) und tatsächlicher Wichtigkeit eines Prozesses für System
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\end{itemize*}
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\item Allgemein gilt:
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\begin{itemize*}
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\item Wichtigkeit eines Prozesses ist unabhängig von seiner Periodendauer und irgendwelchen Fristen
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\item z.B. kann ein Prozess trotz späterer Frist viel wichtiger als anderer mit früherer Frist sein.
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\item Beispiel: Bei chemischem Prozess könnte Temperaturauswertung jede 10s wichtiger sein als Aktualisierung graphischer Darstellung an Nutzerkonsole jeweils nach 5s
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\end{itemize*}
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%\item Minimallösung (lebenswichtig für Echtzeit-System)
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\item Unterscheidung zwischen Zeitbeschränkungen (Fristen) und tatsächlicher Wichtigkeit eines Prozesses für System
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\item Wichtigkeit eines Prozesses ist unabhängig von seiner Periodendauer und irgendwelchen Fristen
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\item z.B. kann Prozess trotz späterer Frist wichtiger als anderer mit früherer Frist sein
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%\item Beispiel: Bei chemischem Prozess könnte Temperaturauswertung jede 10s wichtiger sein als Aktualisierung graphischer Darstellung an Nutzerkonsole jeweils nach 5s
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\end{itemize*}
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\paragraph{Umgang mit Überlast: alltägliche
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Analogien}
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Umgang mit Überlast: alltägliche Analogien
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\begin{enumerate*}
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\item Weglassen weniger wichtiger Aktionen
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\begin{itemize*}
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\item ohne Frühstück aus dem Haus...
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\item kein Zähneputzen ...
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\item Wichtung vom Problem bzw. Aktivitätsträgern (hier: Personen) abhängig!
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\end{itemize*}
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\item Verkürzen von Aktivitäten
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\begin{itemize*}
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\item Katzenwäsche...
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\end{itemize*}
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\item Kombinieren
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\begin{itemize*}
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\item kein Frühstück + Katzenwäsche + ungekämmt
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\end{itemize*}
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\item Weglassen weniger wichtiger Aktionen (kein Frühstück...)
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\item Verkürzen von Aktivitäten (Katzenwäsche...)
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\item Kombinieren (kein Frühstück + Katzenwäsche + ungekämmt)
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\end{enumerate*}
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\paragraph{Wichtung von Prozessen}
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Behandlung:
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Wichtung von Prozessen
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\begin{itemize*}
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\item zusätzlicher Parameter V (Wert) für jeden Prozess/Thread einer
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Anwendung
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\item spezifiziert relative Wichtigkeit eines Prozesses (od. Thread) im
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Verhältnis zu anderen Prozessen (Threads) der gleichen Anwendung
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\item bei Scheduling: V stellt zusätzliche Randbedingung (primär: Priorität
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aufgrund von Frist, sekundär: Wichtigkeit)
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\item Parameter V für jeden Prozess/Thread einer Anwendung
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\item spezifiziert relative Wichtigkeit eines Prozesses/Thread im Verhältnis zu anderen der gleichen Anwendung
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\item bei Scheduling: V stellt zusätzliche Randbedingung (primär: Priorität aufgrund von Frist, sekundär: Wichtigkeit)
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\end{itemize*}
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\paragraph{Obligatorischer und optionaler
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Prozessanteil}
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Obligatorischer und optionaler Prozessanteil
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\begin{itemize*}
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\item Aufteilung der Gesamtberechnung $(C_{ges})$ eines Prozesses in
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zwei Phasen
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\item einfache Möglichkeit der Nutzung des Konzepts des anpassbaren
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Prozessorzeitbedarfs
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\item Prinzip:
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\begin{itemize*}
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\item Bearbeitungszeitbedarf eines Prozesses zerlegt in \begin{enumerate*} \item obligatorischer Teil (Pflichtteil, $C_{ob}$): muss unbedingt u. immer ausgeführt werden $\rightarrow$ liefert bedingt akzeptables Ergebnis \item optionaler Teil $(C_{opt})$: nur bei ausreichender Prozessorkapazität ausgeführt $\rightarrow$ verbessert durch obligatorischen Teil erzieltes Ergebnis \end{enumerate*}
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\item Prinzip in unterschiedlicher Weise verfeinerbar
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\end{itemize*}
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\item Aufteilung der Gesamtberechnung eines Prozesses in zwei Phasen
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\item Möglichkeit der Nutzung des anpassbaren Prozessorzeitbedarfs
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\item Bearbeitungszeitbedarf eines Prozesses zerlegt in
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\begin{enumerate*}
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\item obligatorischer Teil: unbedingt und immer ausführen $\rightarrow$ liefert bedingt akzeptables Ergebnis
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\item optionaler Teil: nur bei ausreichender Lapazität ausführen $\rightarrow$ verbessert erzieltes Ergebnis
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\end{enumerate*}
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\item Prinzip in unterschiedlicher Weise verfeinerbar
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%\item \includegraphics[width=\linewidth]{Assets/AdvancedOperatingSystems-obligatorisch-optionaler-prozessanteil.png}
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\end{itemize*}
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\subsubsection{Echtzeit-Interruptbehandlung}
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\begin{enumerate*}
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\item Fristüberschreitung durch ungeeignete Interruptbearbeitung
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%\begin{itemize*}
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%\item \includegraphics[width=\linewidth]{Assets/AdvancedOperatingSystems-interruptbehandlung-fristüberschreitung.png}
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%\end{itemize*}
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\item Lösung für Echtzeitsysteme ohne Fristüberschreitung
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\begin{itemize*}
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\item Interrupt wird zunächst nur registriert (deterministischer Zeitaufwand)
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\item tatsächliche Bearbeitung der Interruptroutine muss durch Scheduler eingeplant werden $\rightarrow$ Pop-up Thread
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%\item \includegraphics[width=\linewidth]{Assets/AdvancedOperatingSystems-interruptbehandlung-lösung.png}
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\end{itemize*}
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\end{enumerate*}
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\subsubsection{Echtzeit-Speicherverwaltung}
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\begin{itemize*}
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\item Prinzip:
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\begin{itemize*}
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\item Hauptanliegen: auch hier Fristen einhalten
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\item wie bei Interrupt-Bearbeitung und Prioritätsumkehr: unkontrollierbare Verzögerungen der Prozessbearbeitung (= zeitlicher Nichtdeterminismus) vermeiden!
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\end{itemize*}
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\item Fristüberschreitung durch ungeeignete Interruptbearbeitung
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%\item \includegraphics[width=\linewidth]{Assets/AdvancedOperatingSystems-interruptbehandlung-fristüberschreitung.png}
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\item Interrupt wird nur registriert (deterministischer Zeitaufwand)
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||||
\item tatsächliche Bearbeitung der Interruptroutine muss durch Scheduler eingeplant werden $\rightarrow$ Pop-up Thread
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%\item \includegraphics[width=\linewidth]{Assets/AdvancedOperatingSystems-interruptbehandlung-lösung.png}
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\end{itemize*}
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\subsection{Echtzeit-Speicherverwaltung}
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\begin{itemize*}
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\item Hauptanliegen: Fristen einhalten
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\item unkontrollierbare Verzögerungen der Prozessbearbeitung vermeiden
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\item Ressourcenzuordnung, deswegen:
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\begin{enumerate*}
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\item keine Ressourcen-Zuordnung ,,on-demand'' (d.h. in dem Moment, wo sie benötigt werden) sondern ,,Pre-Allokation'' (= Vorab-Zuordnung)
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\item keine dynamische Ressourcenzuordnung (z.B. Hauptspeicher), sondern Zuordnung maximal benötigter Menge bei Pre-Allokation ( $\rightarrow$ BS mit ausschließlich statischer Hauptspeicherallokation: TinyOS)
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\item keine Ressourcen-Zuordnung ,,on-demand'' sondern ,,Pre-Allokation'' (=Vorab)
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\item keine dynamische Ressourcenzuordnung, sondern Zuordnung maximal benötigter Menge bei Pre-Allokation
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\end{enumerate*}
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\end{itemize*}
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\paragraph{Hauptspeicherverwaltung}
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\begin{itemize*}
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\item bei Anwendung existierender Paging-Systeme
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\begin{itemize*}
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