A time-predictable operating system : towards a constant execution time

Abstract

Die Anwendung von Echtzeitsystemen reicht von der Steuerung von Ampeln bis zur selbstständigen Navigation von Raumschiffen. Bei Echtzeitsystemen hängt die Korrekt- heit des Systemverhaltens nicht nur von der logischen Korrektheit aller Berechnungen sondern auch von dem Zeitpunkt zu welcher die Resultate vorliegen ab. Resultate die nicht innerhalb einer gewissen Zeitspanne vorliegen können katastrophale Auswirkun- gen haben. Um dies zu verhindern ist die Bestimmung der maximalen Reaktionszeit eines Programms von entscheidener Bedeutung.<br />Betriebssystemmechanismen, welche die zeitliche Isolation aller Anwendungen garan- tieren, vereinfachen die zeitliche Analyse von Anwendungen. Die Bestimmung der ma- ximalen Ausführungszeit einer Anwendung ist ein wichtiger Schritt in der zeitlichen Analyse eines Systems. Aufgrund der Komplexität moderner Systeme stellt die Bestim- mung der maximalen Ausführungszeit leider immer noch einen hohen Aufwand dar. Diese Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung eines Betriebssystems das zeitliche Iso- lation aller Programme gewährleistet. Weiters weisen alle Betriebssystemfunktionen konstante Ausführungszeiten auf, welche durch eine geringe Anzahl an Messungen be- stimmt werden können. Im weiteren Verlauf werden die verwendeten Programmieransätze und Betriebssystem- konzepte vorgestellt, sowie auf die Implementierung und die dabei gewonnen Erkennt- nisse eingegangen. Die Evaluierung zeigt, dass eine geringe Anzahl an Messungen ausreicht um das zeit- liche Verhalten aller Betriebssystemfunktionen zu bestimmen, sowie die Ausführungs- zeiten dieser konstant gehalten werden konnten.