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The strive for performance, low power consumption, and less chip area have been diminishing the reliability and the time to fault occurrences due to wear out of electronic devices. Recent research has shown that functional units within processors usually execute a different amount of operations when running programs. Therefore, these units present different individual wear out during their lifetime. Most existent schemes for re-configuration of processors due to fault detection and other processor parameters are done at the level of cores which is a costly way to achieve redundancy. This paper presents a low latency (approximately 1 clock cycle) software controlled mechanism to reconfigure units within processor cores according to predefined parameters. Such reconfiguration capability delivers features like wear out balance of processor functional units, configuration of units according to the criticality of tasks running on an operating system and configurations to gain in performance (e.g. parallel execution) when possible. The focus of this paper is to show the implemented low latency reconfiguration mechanism and highlight its possible main features.
Verification of software for Contiki-based low-power embedded systems using software model checking
(2017)
The main building blocks for the internet of things are connected embedded systems. Often these systems are also used in safety critical applications. Therefore, it is particularly important that these devices work according to their specification i.e. they behave as intended. Nowadays, even for simple devices embedded operating systems as Contiki are used to simplify application development and to increase portability between different hardware platforms.
The main objective of this thesis is to present a methodology for the verification of software applications written for the operation system Contiki, taking the system hardware into account. Therefore, software model checking and especially bounded model checking [BCC⁺03] is used as a technique, which allows to formally verify software for embedded systems.
For verifying the software against its specification, it is also necessary to build a model of the system hardware. Thereby, the difficulty is to create a model which is detailed enough to capture the hardware behavior so that the software performs correctly, while keeping the computation effort for the verification process manageable. In this work, the drivers which communicate with the hardware are therefore replaced with abstract models during the verification process. This enables the verification based on an abstract hardware platform independent of specific hardware.
A special role within embedded systems play interrupts. Interrupts are used to save power and can also be used to react on external events. Current methods for verification of interrupt driven software are based on the interleaving model and partial order reduction to reduce the size of the verification problem. This thesis argues that this method is not sufficient for software, whose behavior relies on periodically occurring interrupts. Therefore, in this thesis, a new approach called periodic interrupt modeling is introduced. This approach can be applied automatically and reduces the number of incorrect verification results due to inaccurate modeling. In addition, properties can be proven that depend on the number of occurring interrupts.
Using applications for the Contiki operating system, and based on a verification flow, the approaches toward interrupt modeling are compared.
In den Vorarbeiten dieser Arbeit konnte der Autor feststellen, dass die meisten mittelständischen Unternehmen (KMU) Defizite in der Unternehmensplanung und im Controlling aufweisen. Viele erstellen zwar Mengenplanungen für den Vertrieb oder die Produktionen, die Planung der Kosten erfolgt jedoch meist völlig unabhängig von den geplanten Leistungen. Oft genug werden die Planbilanz, Plan-GuV und der Finanzplan auf Basis der letzten Bilanzdaten erstellt und nicht direkt aus den logisch vorgelagerten Teilplänen abgeleitet. Damit kann die Konsistenz der Plandaten über alle Teilpläne nicht gewährleistet werden. Ein weiterer Mangel ist die Aktualität der Pläne. Die meisten Unternehmen erstellen nur einmal im Jahr einen operativen Plan, der dann nicht mehr überarbeitet wird. In erfolgreichen Unternehmen wurden dagegen zur Steuerung des Unternehmens kurzfristig (monatlich oder Quartal) sogenannte „Rolling Forecasts“, Prognosen oder Erwartungsrechnungen erstellt. Darüber hinaus werden immer wieder Handlungsalternativen mittels Simulationsrechnungen geprüft. Einer der zahlreichen Gründe, dass nach wie vor nur wenige Unternehmen eine professionelle, integrierte Planung durchführen, liegt im hohen, manuellen Aufwand für die Erstellung und Abstimmung der Teilpläne. Daher wird die Planung noch immer in mehr als 80 Prozent der planenden Unternehmen mit Spreadsheets durchgeführt. Der Einsatz moderner und professioneller Planungs- und Controllingsoftware zeigt, dass gegenüber dem Einsatz von Tabellenkalkulationen eine Reduzierung des Aufwandes für die entsprechenden Tätigkeiten von bis zu 70 Prozent erreicht werden kann. Durch die Integration der Unternehmensplanung und das Controlling kann Planungssicherheit durch Schlüssigkeit und Datenkonsistenz aller Pläne garantiert werden – ein Vorteil für die Unternehmen. Darüber hinaus spielen ein integriertes Controlling und Unternehmensplanung bei der Bonitätsbeurteilung von Unternehmen im Rahmen von Ratingverfahren nach Basel II jetzt und in Zukunft eine immer gewichtigere Rolle. Das Fehlen eines solchen Systems kann mitunter in einem schlechteren Rating, was wiederum zu ungünstigeren Kreditkonditionen führt, resultieren. Daher müssen kleine und mittelständische Unternehmen auch diesen Aspekt bei einer möglicherweise anstehenden Finanzierung beachten. Letztlich wird auch das Management sowie dessen Kompetenzen in diesem Zusammenhang analysiert und bewertet, da von ihm ähnliche Wirkungen auf die Bonität ausgehen. Leider sind beide Faktoren einer erfolgreichen Unternehmensführung in kleinen und mittelständischen Unternehmen häufig nicht besonders gut entwickelt. Sowohl beim Management und dessen Kompetenzen sowie auch beim Planungs- und Controlling-system bestehen starke Defizite. Der Autor verfolgt mit der vorliegenden Arbeit das Ziel, die Bedeutung eines softwaregestützten Planungs- und Controllingsystems in Verbindung mit einer angemessenen Managementkompetenz für die Unternehmensfinanzierung aufzuzeigen sowie deren mögliche Wirkungen zu analysieren und hervorzuheben. Im Ergebnis ist der Autor bestrebt, Vorschläge zum Aufbau zukünftiger Controllingsysteme zu erarbeiten sowie die Anforderungen an die Managementkompetenz mittelständischer Unternehmensführungen zu konkretisieren. Zur Erreichung des gesetzten Ziels wird der Autor zu Beginn alle im Rahmen des Themas relevanten Bereiche konkretisieren und ihre Bedeutung für die Arbeit erläutern. Dazu wurden neben der klassischen akademischen Literatur in erster Linie aktuelle Fachartikel sowie zahlreiche fremde Studien verwendet. Zu den angesprochenen Bereichen zählen hier die Gruppe der kleinen und mittelständischen Unternehmen in Deutschland sowie deren Finanzierungsprobleme, der Begriff der Managementkompetenz und der Aufbau von Controllingsystemen bestehend aus zahlreichen Controllinginstrumenten. In den Kapiteln zwei bis vier werden diese bearbeitet. Darauf fundierend wird der Zusammenhang zwischen den genannten Bereichen hergestellt und mit Fokus auf die Zielsetzung der Arbeit erklärt. Bezugnehmend auf die mittelständischen Finanzierungsprobleme werden dann die Anforderungen der Kapitalgeber an das Controlling eines KMU in Kapitel fünf formuliert. Nachdem die Grund-lage zum Verständnis softwaregestützter Planungs- und Controllingsysteme gelegt wurde, stellt der Autor diese im sechsten Kapitel ins Zentrum der Betrachtung. Quasi Top-Down, d.h. vom Groben ins Feine, werden diese Systeme nun in all ihren theoretischen und praktischen Facetten analysiert. Letztendlich soll die Wirkung des Einsatzes dieser Software für die Unternehmen im Hinblick auf die Finanzierungssituation und die Managementkompetenz ersichtlich werden. Zur Erarbeitung von Vorschlägen für den Aufbau künftiger Controllingsysteme ist es erforderlich, diese auch an kommenden Entwicklungen auszurichten. Aus diesem Grund beleuchtet der Autor im siebenten Kapitel Trends und zukünftige Rahmenbedingungen im Mittelstandscontrolling und leitet daraus seine Empfehlungen ab. Besonderes Augenmerk richtet er dabei auf die neuen internationalen Bilanzierungsnormen IFRS for SME sowie die Regelungen der Eigenkapitalunterlegung von Krediten gemäß Basel II. Kapitel acht fasst die gesamte Arbeit noch einmal vollständig mit ihren Ergebnissen zusammen.