OASIcs,第108卷

下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)



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NG-RES 20232023年1月18日,法国图卢兹

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费德里科·特拉尼奥
  • 意大利米兰理工大学
丹尼尔·卡塔内奥
  • 意大利米兰理工大学

出版物详细信息

  • 发布时间:2023-03-16
  • 出版商:Schloss Dagstuhl–Leibniz Zentrum für Informatik
  • 国际标准图书编号:978-3-95977-268-6
  • DBLP:db/conf/hipeac/ngres2023

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完整卷
OASIcs,第108卷,NG-RES 2023,完整卷

作者:费德里科·特拉尼奥(Federico Terraneo)和丹尼尔·卡塔内奥(Daniele Cattaneo)


摘要
OASIcs,第108卷,NG-RES 2023,完整卷

引用为

下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第1-98页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{terraneo_et_al:OASIcs.NG-RES.2023,title={{OASIcs,第108卷,NG-RES 2023,完整卷}},booktitle={第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)},页数={1--98},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},ISBN={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177300},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023},annote={关键词:OASIcs,第108卷,NG-RES 2023,完整卷}}
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前端事务
封面、目录、前言、会议组织

作者:费德里科·特拉尼奥(Federico Terraneo)和丹尼尔·卡塔内奥(Daniele Cattaneo)


摘要
封面、目录、前言、会议组织

引用为

下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放存取丛书(OASIcs),第108卷,第0:i-0:x页,达格斯图尔-莱布尼茨-泽特鲁姆信息学研究所(2023)


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@会议记录{terraneo_et_al:OASIcs.NG-RES.2023.0,author={Terraneo、Federico和Cattaneo、Daniele},title={{正文,目录,前言,会议组织}},booktitle={下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)},页面={0:i--0:x},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},国际标准图书编号={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.0},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177312},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.0},注释={关键词:前言、目录、前言、会议组织}}
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邀请的谈话
存在计算问题的控制系统(特邀演讲)

作者:马蒂娜·马吉奥


摘要
反馈控制是一种广泛应用的核心使能技术。控制系统是能源分配基础设施的核心,控制车辆发动机的行为,并嵌入洗衣机等家用电器中。控制以反馈机制为中心。传感器提供有关物理环境当前状态的信息。这用于计算合适的控制动作,以满足性能要求,然后由执行器执行。例如,自适应巡航控制系统使用一系列传感器的测量值来确定如何调整油门以自动调节车速,同时保持与前方车辆的安全距离。控制动作通常使用硬件和软件进行计算。因此,新控制信号的计算受到意外故障、系统问题和软件错误的影响。在实践中,这些计算问题往往被忽视。但什么时候才能安全地做到这一点呢?本演讲将介绍一个分析受计算问题影响的控制软件行为的框架。重点将放在开发工具上,这些工具可以证明控制软件何时能够满足系统要求,尽管存在计算问题。

引用为

马蒂娜·马吉奥(Martina Maggio)。存在计算问题的控制系统(邀请谈话)。第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第1:1页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{maggio:OASIcs.NG-RES.2023.1,author={Maggio,Martina},title={{存在计算问题的控制系统}},booktitle={第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)},pages={1:1至1:1},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},国际标准图书编号={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.1},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177320},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.1},annote={关键词:控制系统,容错}}
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IRQ着色:减轻ARM多核平台上中断产生的干扰

作者:迪奥戈·科斯塔、卢卡·库莫、丹尼尔·奥利维拉、艾达·玛丽亚·萨维诺、布鲁诺·莫雷利、何塞·马丁斯、法布里奇奥·特隆西、亚历山德罗·比亚西和桑德罗·平托


摘要
混合临界系统整合了具有不同临界性的工作负载,必须符合安全临界标准(例如ISO26262)规定的严格的空间和时间隔离要求。事实证明,随着多核平台的出现,这本身就是一个挑战,因为在对共享资源的访问进行争论时,多个子系统会产生内部干扰。通过这项工作,我们开创了中断(IRQ)着色的概念,将其作为一种新的机制来最小化共存的中断驱动工作负载所产生的干扰。主要思想是,如果关键工作负载(例如,虚拟机)的QoS低于明确定义的阈值,则有选择地停用特定(“有色”)中断。IRQ着色方法包含两个工件,即IRQ着色设计时间工具(IRQ DTT)和IRQ着色运行时间机制(IRQ RTM)。在本文中,我们重点介绍了概念性IRQ着色设计,描述了Bao hypervisor上IRQ RTM的第一个原型,并提供了关于所提方法在合成用例上的有效性的初步证据。

引用为

迪奥戈·科斯塔(Diogo Costa)、卢卡·库莫(Luca Cuomo)、丹尼尔·奥利维拉(Daniel Oliveira)、艾达·玛丽亚·萨维诺(Ida Maria Savino)、布鲁诺·莫雷利(Bruno Morelli)、何塞·马丁斯(JoséMartins)、法布里奇奥·特隆西(Fa。IRQ着色:缓解ARM多核平台上中断产生的干扰。第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第2:1-2:13页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{costa_et_al:OASIcs.NG-RES.2023.2,作者={Costa、Diogo和Cuomo、Luca和Oliveira、Daniel和Savino、Ida Maria和Morelli、Bruno和Martins、Jos和Tronci、Fabrizio和Biasci、Alessandro和Pinto、Sandro},title={{IRQ着色:缓解ARM多核平台上中断生成的干扰}},booktitle={第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)},页数={2:1--2:13},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},ISBN={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.2},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177333},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.2},annote={关键词:IRQ着色、中断干扰、混合临界系统、虚拟机监控程序、Bao、Arm}}
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超越实时操作系统上的线程编程模型

作者:Erling Rennemo Jellum、Shaokai Lin、Peter Donovan、Efsane Soyer、Fuzail Shakir、Torleiv Bryne、Milica Orlandic、Marten Lohstroh和Edward A.Lee


摘要
与传统的裸机编程相比,实时操作系统(RTOS)的使用提高了嵌入式系统设计的抽象级别,从而产生了更简单、更可重用的应用程序代码。用于资源约束平台(如Zephyr和FreeRTOS)的现代RTOS也提供了线程支持,但这种共享内存并发不适合表达嵌入式系统中常见的反应性和交互行为。为了解决这个问题,已经提出了替代的并发模型,如参与者模型或通信顺序进程。虽然这些替代方案支持反应式设计模式,但它们不能提供确定性,也不能解决时间问题。这使得很难验证实现的行为是否符合预期,也不可能以可移植的方式指定时间约束。这使得很难从通用的嵌入式设计模式中创建可重用的库组件,迫使开发人员不断为每个应用程序和每个平台重新设计轮子。本文介绍了Lingua Franca(LF)的嵌入式目标,作为一种超越RTOS提供的线程编程模型并改进嵌入式编程技术的手段。LF基于反应器计算模型(reactor model of computing),该模型具有反应性、确定性和定时性,提供了一种以平台相关方式表示并发和定时的方法。我们从响应时间、计时精度、吞吐量和内存占用方面比较了LF和线程C代码的性能,这两种代码都运行在Zephyr上。

引用为

Erling Rennemo Jellum、Shaokai Lin、Peter Donovan、Efsane Soyer、Fuzail Shakir、Torleiv Bryne、Milica Orlandic、Marten Lohstroh和Edward A.Lee。超越实时操作系统上的线程编程模型。第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第3:1-3:13页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{jellum_et_al:OASIcs.NG-RES.2023.3,作者={杰勒姆、埃尔林·雷内莫和林、邵凯和多诺万、彼得和索耶、埃夫桑纳和夏基尔、福泽尔和布赖恩、托雷耶夫和奥兰迪奇、米利卡和洛斯特罗、马滕和李、爱德华A.},title={{超越实时操作系统上的线程编程模型}},booktitle={下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)},页数={3:1--3:13},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},国际标准图书编号={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.3},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177348},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.3},annote={关键词:实时,并发,反应器,Lingua Franca,RTOS}}
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操作系统级时钟同步的高效抽象

作者:亚历山德罗·索伦蒂诺、费德里科·特拉尼奥和阿尔贝托·莱瓦


摘要
分布式嵌入式系统正在各个领域兴起并变得越来越重要,包括工业控制应用,其中时间确定性(因此网络时钟同步)是基础。此外,在现代应用程序中,从操作系统内核和无线电堆栈到应用程序,许多不同的软件组件都需要这种核心功能。因此,专门用于处理时间的抽象层需要引入,并在尽可能低的级别封装时间校正,所述层应采取计时器设备驱动程序的形式,为整个系统提供虚拟时钟。本文表明,这样做会在时钟动力学中引入非线性,我们设计了一个基于反馈线性化的控制器来处理该问题。为了实现这个想法,我们用一个通用接口扩展了Miosix RTOS,允许实现虚拟时钟,包括新设计的控制器,我们以其前身命名为FLOPSYNC-3。此外,我们在TDMH[Terraneo等人,2018年]实时无线mesh协议中引入了产生的虚拟时钟。

引用为

亚历山德罗·索伦蒂诺(Alessandro Sorrentino)、费德里科·特拉尼奥(Federico Terraneo)和阿尔贝托·莱瓦(Alberto Leva)。操作系统级时钟同步的高效抽象。第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第4:1-4:11页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{sorrentino_et_al:OASIcs.NG-RES.2023.4,author={Sorrentino、Alessandro和Terraneo、Federico和Leva、Alberto},title={{操作系统级时钟同步的有效抽象}},booktitle={第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)},pages={4:1--4:11},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},国际标准图书编号={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.4},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177357},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.4},annote={关键词:时钟同步,实时操作系统,嵌入式软件,实时控制}}
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基于SDN的RT-MQTT协议响应时间分析

作者:Ehsan Shahri、Paulo Pedreiras和Luis Almeida


摘要
当前的行业趋势是用基于标准的商用Off-The-Shelf(COTS)硬件和协议取代定制组件的使用。此外,新的工业范式的出现,如工业4.0和工业物联网,对规模、透明度、灵活性、灵活性和效率提出了额外要求。因此,在这些领域中,诸如消息队列遥测传输协议(MQTT)之类的应用层协议由于其简单性、可扩展性、低资源利用率和终端节点之间的解耦而越来越受欢迎。然而,这些协议并不是为实时应用程序设计的,缺少了诸如确定性和延迟界限等关键特性。最近的一项工作建议使用实时服务扩展MQTT,利用软件定义网络(SDN)来管理网络资源。这些扩展允许应用程序指定实时需求,然后由资源管理器捕获并用于在网络层保留必要的资源。本文表明,这种MQTT扩展体系结构可以从最坏情况下的时序角度进行分析。我们推导了一个捕获实时特征的系统模型,并提出了一个响应时间分析来评估实时流量的可调度性。最后,我们用一组实验结果验证了分析。

引用为

Ehsan Shahri、Paulo Pedreiras和Luis Almeida。基于SDN的RT-MQTT协议的响应时间分析——下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第5:1-5:15页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{shahri_et_al:OASIcs.NG-RES.2023.5,作者={Shahri、Ehsan和Pedreiras、Paulo和Almeida、Luis},title={{基于SDN}}的RT-MQTT协议的响应时间分析,booktitle={下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)},页数={5:1--5:15},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},国际标准图书编号={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.5},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177364},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.5},annote={关键词:实时系统,OpenFlow,固定优先级非抢占调度,响应时间分析,MQTT}}
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使用多读缓冲区并行实现数据流网络的吞吐量和内存优化

作者:Martin Letras、Joachim Falk和Jürgen Teich


摘要
在本文中,我们介绍了用于数据流应用程序的高吞吐量和内存效率实现的多读缓冲区(MRB)的概念。我们的工作受到大量数据的推动,这些数据需要以FIFO方式进行处理和访问,尤其是在图像和视频处理应用程序中。在这里,如今已知的多播、分叉和合并操作符实现通过存储和通信相同数据的副本产生了巨大的内存开销。作为补救措施,我们首先引入MRB作为缓冲区,为相同数据的有限数量的读取器保留FIFO语义,而每个数据项只存储一次。其次,我们提出了一种通过将所有多播参与者和连接的FIFO替换为MRB来最小化数据流网络内存的方法。第三,我们提出了一种设计空间探索方法,用MRB选择性地替换多播参与者,以探索内存、吞吐量和处理器资源分配的权衡。我们的结果表明,就超容量指标而言,我们方法探索的Pareto前沿将六个基准应用程序的解决方案质量平均提高了78%。

引用为

马丁·莱特拉斯(Martin Letras)、约阿希姆·福尔克(Joachim Falk)和尤尔根·泰奇(Jürgen Teich)。使用多读缓冲区的数据流网络并行实现的吞吐量和内存优化。第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第6:1-6:13页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{letras_et_al:OASIcs.NG-RES.2023.6,author={Letras、Martin和Falk、Joachim和Teich,J“{u} rgen公司},title={{使用多读缓冲区并行实现数据流网络的吞吐量和内存优化}},booktitle={第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)},页数={6:1--6:13},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},ISBN={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.6},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177374},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.6},annote={关键词:数据流,内存优化,MPSoC,设计空间探索}}
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RAVEN:为MPSoC生成可验证的运行时需求执行器的强化学习

作者:哈利尔·埃斯珀(Khalil Esper)、扬·斯皮克(Jan Spieck)、皮埃尔·路易斯·西德涅尔(Pierre-Louis Sixdenier)、斯特凡·威尔德曼(Stefan Wildermann)和尤尔根·泰奇(Jürgen Teich)


摘要
在嵌入式系统中,当在给定MPSoC目标平台上执行时,应用程序经常必须满足有关实时或能耗约束的非功能性要求。已经提出了基于反馈的控制器,该控制器通过根据预定义的控制策略调整DVFS设置或并行度来响应瞬态环境因素。然而,一般来说,不可能为获得的控制器提供形式上的保证,以满足给定的一组非功能需求。运行时需求执行已成为一个研究领域,用于在运行时执行非功能性需求,允许定义和正式验证自动机指定的各个控制策略的属性。然而,此类控制器的自动生成技术尚未建立。在本文中,我们提出了一种使用强化学习自动生成可验证的基于反馈的执行器的技术。为此,我们在设计时基于具有代表性的输入序列训练控制策略。然后将学习到的控制策略转换为可验证的执行自动机,该自动机构成我们的运行时控制模型,可以处理看不见的输入数据。作为案例研究,我们应用该方法生成控制器,与多种最先进的方法相比,该控制器能够增加满足给定需求验证目标集的概率,这可以通过模型检查器进行验证。

引用为

哈利尔·埃斯珀(Khalil Esper)、扬·斯皮克(Jan Spieck)、皮埃尔·路易斯·西德涅尔(Pierre-Louis Sixdenier)、斯特凡·威尔德曼(Stefan Wildermann)和尤尔根·泰奇(Jürgen Teich)。RAVEN:为MPSoC生成可验证的运行时需求执行器的强化学习。第四次下一代实时嵌入式系统研讨会(NG-RES 2023)。信息学开放获取系列(OASIcs),第108卷,第7:1-7:16页,Dagstuhl–Leibniz-Zentrum für Informatik Schloss(2023)


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@会议记录{esper_et_al:OASIcs.NG-RES.2023.7,author={Esper、Khalil和Spieck、Jan和Sixdenier、Pierre-Louis和Wildermann、Stefan和Teich,J“{u} rgen公司},title={{RAVEN:MPSoCs}}生成可验证运行时需求执行器的强化学习,booktitle={下一代实时嵌入式系统第四次研讨会(NG-RES 2023)},页数={7:1--7:16},series={信息学开放存取系列(OASIcs)},国际标准图书编号={978-3-95977-268-6},ISSN={2190-6807},年份={2023},体积={108},editor={Terraneo,Federico和Cattaneo,Daniele},publisher={Schloss Dagstuhl--Leibniz Zentrum f{\“u}r Informatik},地址={Dagstuhl,德国},URL={https://drops.dagstuhl.de/entities/document/10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.7},URN={URN:nbn:de:0030-drops-177380},doi={10.4230/OASIcs.NG-RES.2023.7},annote={关键词:验证、运行时需求实施、强化学习}}

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