Prozessrechentechnik (2104, 4, FT)

 

Modulnummer: 2104
ECTS: 4, FT

Qualifikationsziele

Die Studierenden

  1. wissen wann und wofür ein Prozessrechner eingesetzt werden muss
  2. verstehen die wesentlichen Grundlagen des Hardware-mässigen Aufbaus von Prozessrechnern, sowie ihrer Daten Ein-/Ausgabe
  3. kennen die Anforderungen an Realzeitbetriebssysteme und deren Daten Ein-/Ausgabe und warum Realzeitsysteme für die Steuerung bzw. Regelung von Prozessen notwendig sind
  4. kennen die wesentlichen Programmiertechniken für Realzeitsysteme

Inhalte

Die Studierenden erwerben im Modul Prozessrechentechnik das Grundwissen über den Aufbau, die Anwendung und die Bedeutung von Prozessrechnern. Warum basieren die meisten Steuergeräte für technische Prozesse nicht auf normalen Windows PCs? Was bedeutet “Echtzeitverhalten” und welche Hard- und Software-Architekturen sind hierfür notwendig? Im Einzelnen behandelt das Modul:

  1. Grundlagen der Automatisierung mit Prozessrechnern: Was sind Prozesse, technische Prozesse und Rechenprozesse. Besondere Kennzeichen von Prozessrechnern. Anforderungen industrieller Kommunikation. Typische Beispielszenarien und Anwendungsgebiete für Prozessrechner. Fragen der Zuverlässigkeit und Sicherheit.
  2. Hardware Aufbau von Prozessrechnern: Kennenlernen typischer Subsysteme und Komponenten (Prozessor, Prozessorarchitekturen, Speicher, Peripherie), Multitasking Unterstützung (Betriebsmodi, Speicherverwaltungssysteme, Threads), Ein-/Ausgabe-Architekturen (Bussysteme, Programmgesteuerte Ein-/Ausgabe, Unterbrechungssysteme, DMA), Prozessperipherie (Analog- und Digital-I/O, Pulsweitenmodulation, Realzeituhren), Prozess- und Feldbussysteme.
  3. Realzeitverhalten: Anforderungen und Softwarearchitektur Verarbeitung mehrerer Prozesse, Rechnerauslastung, Scheduling, Prozessorzuteilung in Mehrprozessorsystemen. Realzeitanforderungen. Prioritätsgesteuertes Scheduling und Deadline Scheduling. Realzeitbetriebssysteme und Programmtechniken für Realzeitsysteme.

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