Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2000. / ENGLISH ABSTRACT: The engineering of dependable real-time systems for mission critical applications is a resource intensive
and error prone process. Achieving dependability requires a general consensus on the correctness of
a system with regard to its intended function. For a consensus to be achieved, the properties of the
system must be well understood which, in turn, requires consensus on a rigorously defined computational
architecture. There is currently no single agreed upon computational architecture at the application level
which can serve as a common denominator for the design and implementation of real-time systems. It
is the thesis of this dissertation that a rigorous computational architecture, applicable from design to
implementation, enables engineers to better understand software for real-time systems. To substantiate
this claim, the real-time data flow architecture RDF with its notation allowing the description of complete
systems from design to implementation will be explored. Four distinct research areas for improving
the engineering process of real-time systems are dealt with in the dissertation: 1) the development
of an architecture for real-time systems being suitable for design and implementation in software and
hardware, 2) the consolidation of a number of graphical languages into a graphical notation for functional
specification, design and construction of real-time systems, 3) the development of a simple processor
architecture for the execution of real-time applications, and 4) and the evaluation of the architecture
in the framework of a microsatellite case study. In particular, the following original contributions are
made: 1) the firing semantics of data flow systems are expanded to include disjunctive firing semantics in
a novel way in addition to the classical conjunctive firing semantics, 2) the inherent real-time data flow
property, Le. that a receiving task must be ready to receive the next incoming message when it is sent,
is extended to the synchronous data flow model, 3) a notation for describing all properties of real-time
systems is defined 'with the real-time data flow language RDF as base language, 4) two hardware processor
architectures are introduced that offer one-to-one correspondence between design and implementation
and, thus, reduce the semantic gap between design language and program execution, and 5) the class
of systems that can be modelled with data flow architectures is shown to include control systems and
data flow systems. The language set and processor architecture were applied to certain aspects of the
SUNSAT microsatellite project. / AFRIKAANSE OPSOMMING:Die skep van betroubare intydsestelsels vir missie kritiese toepassings is 'n proses wat baie hulpbronne
verg en waarin maklik 'n fout gemaak kan word. Om 'n betroubare stelsel te skep vereis 'n konsensus
oor die korrektheid van 'n stelsel, wat bereik word wanneer die eienskappe van die stelsel goed verstaan
word. Dit vereis op sy beurt weer 'n konsensus oor 'n goed gedefinieerde berekenings argitektuur.
Daar is tans geen enkel ooreengekome berekenings argitektuur op die toepassingsvlak wat kan dien as 'n
gemeenskaplike voertuig vir die ontwerp en implementering van intydsestelsels nie. Dit is die hipotese van
die proefskrif dat 'n berekenings argitektuur met 'n streng basis, wat toegepas kan word vanaf ontwerp
tot implementering, ingenieurs in staat sal stel om intydsestelsels beter te kan verstaan. Die hipotese
word ondersoek deur die intydse datavloei argitektuur, RDF, te gebruik om 'n stelsel vanaf ontwerp tot
implementering te beskryf. Daar is vier spesifieke navorsings areas ter verbetering van die ingenieurswese
proses vir intydsestelsels, wat in die proefskrif aangespreek word: 1) die ontwikkelling van 'n argitektuur
vir intydsestelsels wat geskik is vir die ontwerp en implementering in programmatuur en apparatuur, 2)
. die konsolidering van 'n aantal grafiese tale in 'n grafiese notasie vir die funksionele spesifikasie, ontwerp
en implementering van intydsestelsels, 3) die ontwikkelling van 'n eenvoudige verwerker argitektuur
vir die uitvoering van intydse toepassings en 4) die evaluering van die argitektuur in die konteks van 'n
mikrosatelliet gevallestudie. Die volgende oorspronklike bydraes word gemaak: 1) die sneller voorwaardes
vir datavloei stelsels word uitgebrei met 'n disjunktiewe patroon saam met die tradisionele konjunktiewe
patroon, 2) die inherente intydse datavloei eienskap, n.l. dat'n taak wat boodskappe ontvang, alle
verwerking wat met 'n vorige boodskap gepaard gegaan het moet afhandel, voordat 'n volgende boodskap
ontvang word, word uitgebrei na die sinkrone datavloei model, 3) 'n notasie om al die eienskappe van
'n intydsestelsel te beskryf word gedefinieer met RDF as die basis taal, 4) twee apparatuur verwerker
argitekture word beskryf wat 'n een-tot-een kartering aanbied tussen die ontwerp en die implementering,
en wat gevolglik die semantiese gaping verklein tussen ontwerpstaal en die uitvoeringsargitektuur en 5)
die klasse van stelsels wat gemodelleer kan word met RDF sluit beheerstelsels en datavloeistelsels in. Die
grafiese notasie en verwerker argitektuur was toegepas op sekere aspekte van die SUNSAT mikrosatelliet
projek.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:netd.ac.za/oai:union.ndltd.org:sun/oai:scholar.sun.ac.za:10019.1/51562 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Mostert, Sias |
| Contributors | Du Plessis, J. J., Halang, W. A., Stellenbosch University. Faculty of Engineering. Dept.of Electrical and Electronic Engineering. |
| Publisher | Stellenbosch : Stellenbosch University |
| Source Sets | South African National ETD Portal |
| Language | en_ZA |
| Detected Language | English |
| Type | Thesis |
| Format | 198 p. : ill. |
| Rights | Stellenbosch University |
Page generated in 0.0024 seconds