Universidade Federal de Pernambuco

Apresentação em tema: "Universidade Federal de Pernambuco"— Transcrição da apresentação:

1 Universidade Federal de Pernambuco
Sistemas de Tempo Real Sérgio Cavalcante (81) Centro de Informática Universidade Federal de Pernambuco

2 Sistema de Tempo Real Sistema embutido no qual o comportamento está sujeito a restrições temporais Recommended reading for this part of the course Engineering real-time control systems. M.G. Rodd. Computing and Control Engineering J. October 1995. An overview of real-time control systems engineering. If you are not familiar with real-time systems, you may find it helpful. Available as handout. Software Engineering, 5th edition, Ian Sommerville, Addison Wesley, Chapter 16 (Real-time Systems Design) This chapter is an introduction to real-time software design and much of the material in these notes has been taken from there. It also includes examples of other types of real time systems and source code showing how parallel processes may be implemented

3 Tipos de uso Controle Processamentos de dados Baixo processamento
Requer pouca memória Altamente reativo (muito interativo) Processamentos de dados Processamento digital de sinais Alto processamento Pouco interativo

4 Sistema de Controle de Tempo Real
Monitoram e modificam seu ambiente Estão associados a dispositivos de hardware Sensores: coletam dados do ambiente Atuadores: Mudam o ambiente do sistema Tempo é crítico

5 Criticidade Soft real-time system: sua operação é degradada se as restrições de tempo não são obedecidas Hard real-time system: sua operação é incorreta se as restrições de tempo não são obedecidas

6 Modelo de sistema de tempo real
n s o r S e n s o r S e n s o r S e n s o r S e n s o r S e n s o r Sistema de con-trole de tempo real Atuador Atuador Atuador Atuador

7 Sistema reativos Dado um estímulo o sistema deve produzir uma resposta dentro do tempo estipulado. Estímulo periódico: ocorre em intervalos de tempo previsíveis Estímulo aperiódico: ocorre em intervalos imprevisíveis Estímulo esporádico: não é periódico mas sabemos o intervalo mínimo entre ocorrências

8 Considerações de projeto
STR são geralmente implementados por tarefas cooperantes com um real-time executive que as controla Precisa de rápida mudança de contexto entre tarefas Demandas temporais de estímulos com caracteríticas diferentes inviabilizam o uso de loops sequenciais

9 Metodologia de projeto
Identifique os estímulos Para cada estímulo e resposta, identifique as restrições temporais Agregue um estímulo (ou uma classe de estímulos) e resposta em tarefas concorrentes.

10 Metodologia de projeto
Projete algorítmos para cada processo de forma a obedecer as restrições temporais. Analise o método de escalonamento de forma a garantir a resposta dentro dos deadlines Implemente usando um executivo de tempo real

11 Notações Deadline Release time Tempo de execução
tempo máximo para término da tarefa Release time tempo mínimo para início da tarefa Tempo de execução tempo para executar a tarefa na ausência de confliots por recursos Worst-case execution time (WCET) pior tempo de execução possível para uma tarefa

12 Tipos de escalonamento
Pre-runtime Tabela de tempos de início e término das tarefas Tudo definido a priori Muito seguro Não trata bem tarefas esporádicas Estático Prioridades dos processos definidas a priori Ordem de execução definida on-line Pior utilização do processador Bom com tarefas esporádicas

13 Sistemas Executivos de Tempo Real
Sistemas operacionais simplificados, eficientes e pequenos Os tempos de resposta das chamadas devem ser limitados e conhecidos O método de escalonamento deve ser determinístico e conhecido do projetista Existem no comércio mas são frequentemente construídos pela equipe

14 Componentes de um Executivo
Relógio de tempo real Interrupt handler Escalonador Gerenciador de recursos Dispatcher

15 Exemplo: Sistema de Segurança
Sensores de intrusos Teclado(s) . Visor(es) de cristal Modem Pânico Em. Médica Incêndio Sirene Most security systems now include some form of computer control. These systems do not usually have very stringent timing requirements as people don’t break into buildings very quickly. In this case, assume that the security system is intended for commercial buildings where there are many lighted areas. The security system is connected to the lighting system (the lighting system is therefore part of the security system’s environment) and asks the lighting system to turn on lights around a detected problem These systems must always be designed with an independent power supply so that they can operate when intruders cut off power to the system. Carga da Bateria Rádio Voltagem da rede

16 Exemplo: Sistema de Segurança
Bateria deve durar 4 dias Não deve perder status mesmo quando a bateria acabar Deve manter um log por pelo menos 180 dias Deve ter zonas temporizadas Tem que ser multi-tarefa

17 Tolerância a Falhas

18 Tolerância a falhas Sistemas computacionais em toda parte
Aumento da dependência dos usuários Sistemas devem continuar operando mesmo na ocorrência de falhas

19 Tolerância a falhas Inserção de Redundância
Hardware Software Informação Tempo

20 Tolerância a falhas Terminologia
Falha, erro e defeito Modelo dos Três Universos Universo Físico Universo da Informação Universo do Usuário Falha Erro Defeito

21 Tolerância a falhas Técnicas
NMR (N-modular redundancy) Módulo 1 Módulo 2 Módulo n ... Voter Saída Eleita Entrada

22 Tolerância a falhas Técnicas
Mid-Value Select valor tempo saída selecionada

23 Tolerância a falhas Técnicas
Flux-Summing Módulo 1 Módulo 2 Módulo n ... + Saída Entrada

24 Tolerância a falhas Técnicas
Código de Hamming Detecção e correção de erros Codificador Comparador Dados Código Código Original Código Gerado Erro