Systemy Czasu Rzeczywistego Zastosowania Informatyki Wykład 10 Systemy Czasu Rzeczywistego aczajka@man.poznan.pl Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Spis treści Systemy Czasu Rzeczywistego Metoda HRT-HOOD Tworzenie systemów w języku C Szeregowanie zadań Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Wstęp Systemy czasu rzeczywistego: Systemy wbudowane Systemy sterujące procesami przemysłowymi Systemy sterujące Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Wstęp Systemy czasu rzeczywistego: Zdarzenie Odpowiedź SCR 50 ms Systemy Sterowane zdarzeniami Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Wstęp Systemy czasu rzeczywistego: Zdarzenie Odpowiedź SCR 500 ms Systemy Sterowane zdarzeniami Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Wstęp Systemy czasu rzeczywistego: Zdarzenie Odpowiedź SCR Błąd !!! 500 ms Systemy Sterowane zdarzeniami Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Wstęp Systemy czasu rzeczywistego: Systemy Silnie i Słabo-uwarunkowane czasowe Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Wstęp Specyfikacja wymagań Projektowanie Kodowanie Szeregowanie zadań Uruchamianie Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Metoda HRT-HOOD HOOD= Hierarchical Object-Oriented Design HRT-HOOD= Hard Real-Time HOOD Europejska Agencja ds. Przestrzeni Lata 1990-1995 A. Burns, A. Wellings, University of York Konkurencja: Real-Time UML Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Metoda HRT-HOOD Typy obiektów Przepływ danych Atrybuty obiektów Dekompozycja Klasy Systemy rozproszone Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Typy obiektów Rodzaj obiektu Nazwa Aktywne (A) Pasywne (Pa) Cykliczne (C) Sporadyczne (S) Chronione (Pr) Operacje Copyright, 2003 © Adam Czajka

Obiekty pasywne == Zbiór operacji Typy obiektów Obiekty pasywne Obiekty pasywne == Zbiór operacji Copyright, 2003 © Adam Czajka

Obiekty aktywne – typy operacji Funkcjonalne ograniczenia aktywacji Typy obiektów Obiekty aktywne – typy operacji Asynchroniczne (ASER) Słabo zsynchronizowane (LSER) Silnie zsynchronizowane (HSER) Funkcjonalne ograniczenia aktywacji Copyright, 2003 © Adam Czajka

Obiekty aktywne – ograniczenia czasowe Typy obiektów Obiekty aktywne – ograniczenia czasowe Ograniczenia czasowe są związane z następującymi operacjami : HSER  TOER_HSER LSER  TOER_LSER (Timed Operation Execution Request) Copyright, 2003 © Adam Czajka

Obiekty aktywne – ograniczenia czasowe Typy obiektów Obiekty aktywne – ograniczenia czasowe Copyright, 2003 © Adam Czajka

Objekt jest aktywowany cyklicznie Typy obiektów Obiekty cykliczne Objekt jest aktywowany cyklicznie Copyright, 2003 © Adam Czajka

Obiekty cykliczne – pomiar temperatury Typy obiektów Obiekty cykliczne – pomiar temperatury 1 min. 1 min. czas okres Copyright, 2003 © Adam Czajka

Operacja Start może być aktywowana przez przerwanie Typy obiektów Obiekty sporadyczne Operacja Start może być aktywowana przez przerwanie Copyright, 2003 © Adam Czajka

Obiekty sporadyczne – odczyt klawiatury Typy obiektów Obiekty sporadyczne – odczyt klawiatury 1 min. 0,5 min. czas max. częstotliwość Copyright, 2003 © Adam Czajka

Typy obiektów Asynchroniczne (PAER) - in Obiekty chronione – typy operacji Asynchroniczne (PAER) - in Synchroniczne (PSER) – in/outs Tylko operacje PSER mogą posiadać funkcjonalne ograniczenia aktywacji Copyright, 2003 © Adam Czajka

W danej chwili obiekt chroniony wykonuje tylko jedną operację Typy obiektów Obiekty chronione W danej chwili obiekt chroniony wykonuje tylko jedną operację ? ? ? napraw element uporządkuj narzędzia Copyright, 2003 © Adam Czajka

W danej chwili obiekt chroniony wykonuje tylko jedną operację Typy obiektów Obiekty chronione W danej chwili obiekt chroniony wykonuje tylko jedną operację napraw element uporządkuj narzędzia Copyright, 2003 © Adam Czajka

W danej chwili obiekt chroniony wykonuje tylko jedną operację Typy obiektów Obiekty chronione W danej chwili obiekt chroniony wykonuje tylko jedną operację napraw element uporządkuj narzędzia Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Przepływ danych Problem producenta i konsumenta 20 min. 2 dni Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Przepływ danych Copyright, 2003 © Adam Czajka

Zasady wywołań operacji obiektów Przepływ danych Zasady wywołań operacji obiektów Aktywny (A)  każdy inny obiekt Cykliczny (C), Sporadyczny (S)  Każdy inny obiekt za wyjątkiem aktywnego Chroniony (Pr)  Tylko chronione i pasywne Pasywny (Pa)  tylko pasywne Copyright, 2003 © Adam Czajka

Zasady wywołań funkcji Przepływ danych Zasady wywołań funkcji Zasada ogólna : Jeżeli A i B są obiektami pasywnymi (lub chronionymi) a obiekt A wywołuje pewną operację obiektu B, to obiekt B nie może wywołać żadnej operacji obiektu A. Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Wyjątki Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Atrybuty obiektów DEADLINE THREAD BUDGET THREAD WCET OFFSET PRIORITY IMPORTANCE INTEGRITY PERIOD (tylko obiekty cykliczne) Minimum Arrival Time (tylko obiekty sporadyczne) Copyright, 2003 © Adam Czajka

Atrybuty obiektów chronionych : Atrybuty operacji : OPERATION BUDGET OPERATION WCET (WCET = BUDGET + ERROR_HANDLING) Atrybuty obiektów chronionych : Cel : Sprawdzić szeregowalność systemu. CEILING PRIORITY INTEGRITY Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Dekompozycja Obiektów Operacji Bardziej uszczegó- łowione obiekty dekompozycja Cały system (1 obiekt aktywny) System zdekomponowany (bez obiektów aktywnych) Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Dekompozycja Zasady dekompozycji : Active  jakikolwiek inny obiekt Passive  tylko obiekty pasywne Protected  obiekty pasywne + 1 chroniony Sporadic  Pasywne, Chronione, + co najmniej 1 Sporadyczny Cyclic  Pasywne, Chronione + co najmniej 1 Cykliczny Copyright, 2003 © Adam Czajka

Cykliczne, Sporadyczne Dekompozycja Zasady dekompozycji : Aktywne Cykliczne, Sporadyczne Chronione Pasywne Copyright, 2003 © Adam Czajka

Cykliczne, Sporadyczne System zdekomponowany Dekompozycja Zasady dekompozycji : Aktywne Cykliczne, Sporadyczne System zdekomponowany Chronione Pasywne Copyright, 2003 © Adam Czajka

Zasady dekompozycji (przykłady dekompozycji operacji) : Dekompozycja Zasady dekompozycji (przykłady dekompozycji operacji) : ASER  ASER ASER  PAER LSER  PSER PSER  PSER Dekompozycja jest poprawna tylko, jeśli nie narusza własności obiektu rodzica. Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Dekompozycja Przykład Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Dekompozycja Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Obiekty środowiska Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Klasy Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Systemy rozproszone Bufor : obiekt rzeczywisty „stub” klienta „stub” serwera Copyright, 2003 © Adam Czajka

Copyright, 2003 © Adam Czajka Zadanie Zaprojektować przy użyciu metody HRT-HOOD system „4 czytelników i pisarza” Copyright, 2003 © Adam Czajka