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Sistemas de Tempo RealSistemas de Tempo RealSérgio Cavalcante
svc@cin.ufpe.br(81) 32718430
Centro de InformáticaUniversidade Federal de Pernambuco
Sistema de Tempo Real
Sistema embutido no qual o comportamento está sujeito a restrições temporais
Tipos de uso Controle
• Baixo processamento• Requer pouca memória • Altamente reativo (muito interativo)
Processamentos de dados• Processamento digital de sinais• Alto processamento• Pouco interativo
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
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
Modelo de sistema de tempo real
Sistema de con-trole de tempo real
AtuadorAtuador AtuadorAtuador
SensorSensorSensor SensorSensorSensor
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
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
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.
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
Notações Deadline
• 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
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
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
Componentes de um Executivo Relógio de tempo real Interrupt handler Escalonador Gerenciador de recursos Dispatcher
Exemplo: Sistema de Segurança
...
Sensores de intrusos
Pânico
Em. Médica
Incêndio
Carga da Bateria
Voltagem da rede
Teclado(s)
Visor(es) de cristal
Modem
Sirene
Rádio
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
Tolerância a Falhas
Tolerância a falhas
Sistemas computacionais em toda parte
Aumento da dependência dos usuários Sistemas devem continuar operando
mesmo na ocorrência de falhas
Tolerância a falhas
Inserção de Redundância
Hardware Software Informação Tempo
Tolerância a falhas
Terminologia Falha, erro e defeito Modelo dos Três Universos
UniversoFísico
Universo daInformação
Universo do Usuário
FalhaErroDefeito
Tolerância a falhas
Técnicas NMR (N-modular redundancy)
Módulo 1
Módulo 2
Módulo n
...
VoterSaída EleitaEntrada
Tolerância a falhas
Técnicas Mid-Value Select
valor
tempo
saída selecionada
Tolerância a falhas
Técnicas Flux-Summing
Módulo 1
Módulo 2
Módulo n
...+
SaídaEntrada
Tolerância a falhas
Técnicas Código de Hamming
• Detecção e correção de erros
Codificador
Codificador
Comparador
Dados
Dados
Código
Código Original
Código Gerado
Erro
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