Transcript PowerPoint-Präsentation - Software and Systems Engineering

Technische Universität München
Automotive Software
Methoden und Technologien
Zentralübung
Übungsblatt 2: Domäne Antrieb
03. Mai 2012
Sascha Schwind
Technische Universität München
Aufgabe 1
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Welche antriebsseitigen Faktoren waren für die massenhafte Verbreitung
des Automobils entscheidend?
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Welche Faktoren sind heute für Antriebe entscheidend?
Technische Universität München
Aufgabe 1
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Welche antriebsseitigen Faktoren waren für die massenhafte Verbreitung
des Automobils entscheidend?
Kleine, leichte Antriebe mit ausreichend hoher spezifischer Leistung
(schnelllaufende Ottomotoren) und Verfügbarkeit eines Energiespeichers
mit ausreichend hoher Energiedichte (Benzin)
Technische Universität München
Aufgabe 1
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Welche antriebsseitigen Faktoren waren für die massenhafte Verbreitung
des Automobils entscheidend?
Kleine, leichte Antriebe mit ausreichend hoher spezifischer Leistung
(schnelllaufende Ottomotoren) und Verfügbarkeit eines Energiespeichers
mit ausreichend hoher Energiedichte (Benzin)
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Welche Faktoren sind heute für Antriebe entscheidend?
Leistung, Verbrauch, Emissionen, Komfort
Technische Universität München
Aufgabe 2
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Nennen Sie fünf Meilensteine in der Entwicklung moderner
Automobilantriebe.
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Welche Faktoren haben den Einsatz von Elektronik / Software in der
Antriebsdomäne in jüngerer Zeit begünstigt ?
Technische Universität München
Aufgabe 2: Nennen Sie fünf Meilensteine in der
Entwicklung moderner Automobilantriebe.
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1958 erster PKW (DeSoto) mit optionaler (und unzuverlässiger) elektronischer
Benzineinspritzung (Bendix)
1964 erste Transistorzündung (Bosch), dadurch wesentlich verbesserte
Störanfällligkeit, Präzision
1967 erste zuverlässige elektronische Benzineinspritzung (Bosch D-Jetronic -analog, diskrete Bauteile) im VW 1600
1987 erster Diesel-PKW mit digital gesteuerter Direkteinspritzung
1991 Einführung CAN (Controller Area Network)-Bus erstes eigenständiges
digitales Getriebesteuergerät
Technische Universität München
Aufgabe 2
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Welche Faktoren haben den Einsatz von Elektronik / Software in der
Antriebsdomäne in jüngerer Zeit begünstigt ?
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(Gesetzliche) Emissionsanforderungen
Verfügbarkeit integrierter Schaltkreise und somit preiswerter
Microcontroller
elektronische Eingriffe in Fahrdynamik
allgemein gestiegener Anspruch an Leistung, Verbrauch, Emissionen,
Komfort
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Technische Universität München
Aufgabe 3
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Was unterscheidet die primäre Bedienoberfläche des Antriebs von
anderen computergesteuerten Systemen z.B. im Infotainment oder beim
PC?
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Welche Erwartungshaltung resultiert beim Benutzer des Systems daraus?
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Welche Anforderungen ergeben sich daraus für die SoftwareEntwicklung ?
Technische Universität München
Aufgabe 3
•
Was unterscheidet die primäre Bedienoberfläche des Antriebs von
anderen computergesteuerten Systemen z.B. im Infotainment oder beim
PC?
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vergleichsweise simple Oberfläche (Gaspedal, Wählhebel) ohne GUI, Text
etc., schon sehr lange etabliert,
muss auch von nicht-computeraffinen Personen "im Schlaf" bedient
werden können
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Technische Universität München
Aufgabe 3
•
Welche Erwartungshaltung resultiert beim Benutzer des Systems daraus?
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muss so funktionieren wie es “schon immer” funktioniert hat,
Software / Elektronik muss "unsichtbar" bleiben
Technische Universität München
Aufgabe 3
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Welche Anforderungen ergeben sich daraus für die SoftwareEntwicklung ?
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genaue Abstimmung des (sich aus komplexem Zusammenspiel von
Einzelkomponenten ergebenden) Gesamtverhaltens auf die Erwartungen
des Benutzers,
Beispiel sind Schaltrucke, die elektronisch "ausgebügelt" werden könnten,
was z.T. aus Gründen der Kundenerwartung nicht realisiert wird
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Technische Universität München
Aufgabe 4
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Nennen Sie fünf Merkmale eines Antriebssystems, die durch den Einsatz
von Elektronik wesentlich verbessert werden konnten.
Technische Universität München
Aufgabe 4
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Nennen Sie fünf Merkmale eines Antriebssystems, die durch den Einsatz
von Elektronik wesentlich verbessert werden konnten.
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Leistung,
Verbrauch,
Emissionen,
Komfort,
Sicherheit,
Zuverlässigkeit,
mechanische Komplexität
Technische Universität München
Aufgabe 5
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Nennen Sie zwei wesentliche technische Charakteristika von Software im
Antriebsbereich. Wie ist ihre Ausprägung in der Antriebsdomäne jeweils
begründet ?
Technische Universität München
Aufgabe 5
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Nennen Sie zwei wesentliche technische Charakteristika von Software im
Antriebsbereich. Wie ist ihre Ausprägung in der Antriebsdomäne jeweils
begründet ?
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Statisch definiert (effizient, physikalische/technische Umgebung bekannt)
hohe Echtzeitanforderungen (enge Zeitraster, kurbelwellensynchrone
Berechnungen, hohe Rechenlast)
adaptierbar (Robustheit gegenüber Toleranzen, Verstellung)
applizierbar (Variantenbildung)
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Technische Universität München
Aufgabe 6
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Welche besonderen Anforderungen stellt die Antriebsdomäne bezüglich
der Ausführung von Software?
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Inwiefern können diese Anforderungen durch etablierte Technologien wie
OSEK/VDX, CAN, von-Neumann-Mikroprozessoren nicht optimal erfüllt
werden?
Technische Universität München
Aufgabe 6
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Welche besonderen Anforderungen stellt die Antriebsdomäne bezüglich
der Ausführung von Software?
Echtzeitfähigkeit, Determinismus, Fehlertoleranz
Technische Universität München
Aufgabe 6
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Inwiefern können diese Anforderungen durch etablierte Technologien wie
OSEK/VDX, CAN, von-Neumann-Mikroprozessoren nicht optimal erfüllt
werden?
Determinismus, Fehlertoleranz: OSEK/VDX und CAN sind jeweils
prioritätsgesteuert, dadurch für alle niedrigeren Prioritäten (Tasks,
Messages) schlechte Vorhersagbarkeit bzw. globale Abhängigkeit von
anderen Tasks, Messages. Keine expliziten eigenständigen Mechanismen
für Fehlertoleranz ("Babbling Idiot"/Bus Guardian, Nachrichtenreplikation)
Echtzeitfähigkeit: von-Neumann-Prozessor bei hoher Interruptlast / kurzen
Taskzyklen nur begrenzt leistungsfähig, da viele Kontextwechsel
notwendig, schlechte Ausnutzung von Caching/Pipelining, schlechte
Vorhersagbarkeit von Laufzeiten, deshalb "Vorverarbeitung" häufiger
Berechnungen in spezialisierter Peripherie-Hardware
Technische Universität München
Aufgabe 7: Start-Up
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Nennen Sie drei Arten des Hochlaufs zeitgesteuerter Netzwerke.
Technische Universität München
Aufgabe 7: Start-Up