Introducci n a los sistemas de tiempo real
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 52

Introducción a los sistemas de tiempo real PowerPoint PPT Presentation


  • 76 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Introducción a los sistemas de tiempo real. Informática III. El tiempo es un tirano. Objetivos. Introducir conceptos básicos relativos a los sistemas de tiempo real (STR) Examinar sus características Analizar técnicas y herramientas para el diseño de los STR. Referencias.

Download Presentation

Introducción a los sistemas de tiempo real

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Introducci n a los sistemas de tiempo real

Introducción a los sistemas de tiempo real

Informática III

El tiempo es un tirano...


Objetivos

Objetivos

  • Introducir conceptos básicos relativos a los sistemas de tiempo real (STR)

  • Examinar sus características

  • Analizar técnicas y herramientas para el diseño de los STR


Referencias

Referencias

  • Alan Burns, Andy J. Wellings "Sistemas de Tiempo Real y Lenguajes de Programación", Addison-Wesley (3º edición) cap. 1 y 2

  • Transparencias de Juan Antonio de la Puente http://polaris.dit.upm.es/~jpuente/ y …


Definici n de sistema de tiempo real

Definición de Sistema de tiempo real

  • Sistema informático que debe responder a estímulos generados por su entorno físico (incluido el paso del tiempo físico) en un plazo de tiempo finito y especificado


Definici n de sistema de tiempo real1

Definición de Sistema de tiempo real

  • Interacciona repetidamente con su entorno físico:

    • Realizando acciones de control sobre él

    • Reaccionando a sus cambios

  • La corrección de los mismos depende no sólo del resultado lógico de la computación (corrección lógica), sino también del tiempo en el que se producen los resultados (corrección temporal). (Stankovic, 1988)


Definici n de sistemas de tiempo real

eventos

respuestas

e1

e2

r1

e3

r2

e1

r3

r1

e1

Sistema de

Tiempo Real

r1

e2

r2

t

e3

r3

en

rn

Definición de Sistemas de tiempo real

  • El tiempo en el que se ejecutan las acciones es significativo


Tiempo real vs rapidez

Tiempo real vs. rapidez

  • En un análisis, que permanece válido aún hoy día, a 22 años, Stankovic lamenta el error de confundir tiempo real con rapidez

    • El STR debe ser suficientemente rápido para cumplir los requerimientos pero, que un sistema sea rápido no implica que sea un STR

    • La rapidez del STR la fijan la naturaleza de los estímulos del entorno, con los cuales tiene que tratar (propio de cada sistema)

    • La clave es la previsibilidad!


Tiempo real vs rapidez1

Tiempo real vs. rapidez


Tiempos de respuesta en distintos dominios

Tiempos de respuesta en distintos dominios


Evoluci n de la inform tica

Evolución de la informática


Sistemas embebidos

Sistemas embebidos


Sistemas embebidos1

Sistemas embebidos


Sistemas embebidos2

Sistemas embebidos

  • Muchos STR forman parte de un sistema de ingeniería más amplio, tal como es el caso de muchos sistemas de uso común en la industria, transporte, comunicaciones, medicina, el hogar, etc.:

    • Aviones

    • Trenes

    • Autos

    • Teléfonos móviles

    • Televisores, etc.


Sistemas embebidos3

Sistemas embebidos

  • Realizan funciones de control de otros sistemas

Adaptado de Kopetz (1997)


Caracter sticas

Características

  • Los recursos están limitados

    • Procesador, memoria, pantalla, etc.

  • Los dispositivos de entrada y salida son especiales para cada sistema

    • No hay teclado ni pantalla normales

  • El computador debe reaccionar a tiempo ante los cambios en el sistema que controla

    • Una acción retrasada puede ser inútil o peligrosa

    • Ejemplo: imágenes de TV, sistema de frenado ABS

  • El desarrollo de software para sistemas embebidos tiene requisitos especiales


Tareas de tiempo real

Tareas de tiempo real


Tareas de tiempo real1

Tareas de tiempo real

  • Las actividades de un STR se llaman tareas

  • Son activadas por estímulos del entorno (incluido el paso del tiempo). Una tarea es una secuencia de instrucciones que se ejecuta en forma concurrente y compartiendo recursos con otras tareas

  • Se las implementa mediante threads, procesos, etc.


Tareas de tiempo real2

Tareas de tiempo real

  • Tienen distintos tipos de propiedades

    • Funcionales: ¿Qué hacen?

    • Temporales: ¿Cuándo lo hacen?

    • Fiabilidad, seguridad, etc.

  • El comportamiento temporal de las tareas se especifica mediante sus atributos temporales

    • ¿Cuándo se ejecutan?: Esquema de activación

    • ¿Qué plazo tienen para ejecutar cada acción?


Tareas de tiempo real3

Tareas de tiempo real


Ejecuci n de una tarea de tiempo real

Ejecución de una tarea de tiempo real


Atributos temporales

Atributos temporales

  • Plazo de respuesta

    • Absoluto: tiempo límite para terminar

    • Relativo: intervalo desde la activación

  • Se trata de garantizar que la ejecución de cada tarea termine dentro del plazo


Atributos temporales1

Atributos temporales


Atributos temporales2

Atributos temporales

  • Activación

    • Periódica: a intervalos regulares, con período T

    • Aperiódica: cada vez que ocurre un suceso determinado

      • Esporádica: separación mínima entre activaciones T

      • Estocástica, irregular o a rachas


Tipos de requisitos temporales

Tipos de requisitos temporales

¿Qué pasa sino se cumplen?

  • Tiempo real estricto (hard real-time)

    • Todas las acciones deben terminar dentro del plazo especificado. Ejemplo: control de frenado

  • Tiempo real flexible (soft real-time)

    • Se pueden perder plazos de vez en cuando

    • El valor de la respuesta decrece con el tiempo

      • Ejemplo: adquisición de datos

  • Tiempo real firme (firm real-time)

    • Se pueden perder plazos ocasionalmente

    • Una respuesta tardía no tiene valor

      • Ejemplo: Sistema multimedia


Tipos de requisitos temporales1

Tipos de requisitos temporales


Ejemplos de sistemas en tiempo real

Ejemplos de Sistemas en tiempo real


Ejemplos de sistemas en tiempo real1

Ejemplos de Sistemas en tiempo real


Ejemplos de sistemas en tiempo real2

Ejemplos de Sistemas en tiempo real


Sistema de computador embebido generalizado

Sistema de computador embebido generalizado

Reloj

de tiempo real

Sistema

controlado

Control digital

Interfaz

Sistema de monitoreo remoto

Registro de datos

Base de datos

Dispositivos

de

presentación

Visualización de

datos

Consola de

operador

Interfaz de operador

Real-Time Computer


Caracter sticas de los sistemas en tiempo real

Características de los Sistemas en tiempo real

  • Grandes y complejos

    • La variedad de funciones aumenta la complejidad incluso en sistemas relativamente pequeños

    • La adaptación a entornos cambianteslas aplicaciones deben evolucionar continuamentelos STR deben ser extensibles


Caracter sticas de los sistemas en tiempo real1

Características de los Sistemas en tiempo real

  • Manipulación de números reales

    • Ejemplo: Se debe tener un modelo matemático que relacione el calor aplicado y el incremento de temperatura del termonúmeros en punto flotante


Caracter sticas de los sistemas en tiempo real2

Características de los Sistemas en tiempo real

  • Extremadamente fiables y seguros (dependability)

    • Muchos ejemplos dramáticos ilustran que el hardware y el software de los computadores debe ser fiable y seguro

    • El tamaño y complejidad de los STR exacerban el problema de la fiabilidad

    • Mecanismos para recuperar fallos (esperados y no esperados)


Caracter sticas de los sistemas en tiempo real3

Características de los Sistemas en tiempo real

  • Simultaneidad de acciones (concurrencia)

    • Los dispositivos físicos controlados funcionan al mismo tiempo

    • Las tareas que los controlan actúan concurrentemente


Caracter sticas de los sistemas en tiempo real4

Características de los Sistemas en tiempo real

  • Determinismo temporal

    • Acciones en intervalos de tiempo determinados

    • Es fundamental que el comportamiento temporal de los STR sea determinista o, al menos, previsible

      • No confundir con eficiencia

      • El STR debe responder correctamente en todas las situaciones

      • En los STR estrictos hay que prever el comportamiento en el peor caso posible


Caracter sticas de los sistemas en tiempo real5

Características de los Sistemas en tiempo real

  • Interacción con el hardware

    • Los manejadores de dispositivos forman parte del software de aplicación

  • Implementación eficiente

    • Puesto que los STR son críticos respecto al tiempo, este requisito es más importante que en otro tipo de sistemas


Desarrollo de sistemas en tiempo real

Desarrollo de Sistemas en tiempo real


Desarrollo de sistemas en tiempo real1

Desarrollo de Sistemas en tiempo real

  • Los métodos, herramientas y tecnologías que se usan para construir otros tipos de sistemas no sirven para los STR

    • No son lo suficientemente fiables

    • Sólo contemplan tiempos de respuesta medio, no el peor

    • No garantizan los requisitos temporales

  • Las plataformas de desarrollo y ejecución suelen ser diferentes

    • Es difícil hacer pruebas en la plataforma de ejecución

    • Es difícil medir los tiempos con precisión


Desarrollo cruzado

Desarrollo cruzado


Aspectos de un sistema

Aspectos de un sistema

  • Funcionalidad

    • Relación entre entradas y salidas

    • No se considera concurrencia, sincronización, tiempo real, fiabilidad, seguridad, etc.

  • Arquitectura

    • Componentes definidos por sus interfaces

  • Concurrencia y tiempo real

    • Hebras, sincronización

    • Planificación y análisis temporal

  • Implementación

    • Código de aplicación

    • Plataforma: RTOS, middleware


Dise o de sistemas de tiempo real

Diseño de Sistemas de tiempo real


Dise o de sistemas de tiempo real1

Diseño de Sistemas de tiempo real


Dise o de sistemas de tiempo real2

Diseño de Sistemas de tiempo real


Dise o de sistemas en tiempo real

Diseño de Sistemas en tiempo real


Dise o de sistemas de tiempo real3

Diseño de Sistemas de tiempo real

  • Las actividades de desarrollo de los STR incluyen las tradicionales de otros sistemas, aunque tienen requerimientos adicionales


Integraci n de m todos y herramientas

Integración de métodos y herramientas


Integraci n de m todos y herramientas1

Integración de métodos y herramientas


Integraci n de m todos y herramientas2

Integración de métodos y herramientas


Integraci n de m todos y herramientas3

Integración de métodos y herramientas


Lenguajes de programaci n

Lenguajes de programación

  • Hay varias clases de lenguajes de interés para los STR:

    • Assembler

      • Flexibles y eficientes pero costosos y poco fiables


Lenguajes de programaci n1

Lenguajes de programación


Lenguajes de programaci n2

Lenguajes de programación


Lenguajes de tiempo real

Lenguajes de tiempo real


  • Login