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présentation sys temp reel

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La conception de logiciel
temps réel
Le contenu est basé aux transparents du 7ème édition
de «Software Engineering» de Ian Sommerville
1
Définition
• Un système qui surveille et gère son
environnement. Le temps de réaction est
critique. Il est liée en général avec certain
matériel:
– Capteurs
– Actionneurs
• Le SRT comme un système de stimulus réaction
– Stimulus périodique
– Stimulus apériodique
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Exigences vers l’architecture
• Particularités
– Changer les processus traitant les stimulus
– Chaque stimulus peut exiger un temps différent de réponse – la
boucle simple n’est pas approprié
– Une architecture est des processus coopératifs gérés par un
composant temps réel
– Utilisation d’un langage bas niveau comme C mais il ne support
pas les processus concurrents ( on doit appeler composants du
système d’exploitation)
• Utilisation de Java – problèmes:
– On ne peut pas spécifier le temps d’exécution des fils
– Le ramasse-miettes ne peut pas être contrôlé
– On ne peut pas voir les tailles des files associées aux
ressources partagés.
– Le JVM varie est le comportement du programme sera différent
aux ordinateurs différents.
– On ne peut pas accéder le matériel directement.
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Modèle d’un système temps réel
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Real-time
control system
Actuator
Actuator
Actuator
Actuator
4
Conception du système
• Identification des stimulus and les réponses
correspondantes
• Les contraintes de temps
• Choisir la plateforme de système
– Matériel
– Logiciel
• Agréger les stimulus et les réponses en
processus concurrents
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Conception du système
• Pour chaque pair concevoir l’algorithme pour les
calculs nécessaires
• Concevoir le système de planification des
processus
• Intégrer avec un système d’exploitation temps
réel
• Les besoins non fonctionnels sont plus
importants – notamment les contraintes de
temps.
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Le processus de gestion de stimuli/réponses
Sensor
Actuator
Stimulus
Sensor
control
Response
Data
processor
Actuator
control
7
Modèles des systèmes temps réel
• Modèle d’états
– Utile
– Il ne donne pas la structure
– Il ne modèle qu’une fonction du système à la fois
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Modèles des systèmes temps réel
• Diagramme des états – pompe d’essence
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Système d’exploitation temps réel
• Objectif
• Composants
–
–
–
–
–
Horloge
Gestionnaire d'interruption
Planificateur
Gestionnaire des ressources
Dispatcher
• Composants permanents
– Gestionnaire de configuration
– Fault Manager
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Composants de SE temps réel
Scheduling
inf orma tion
Real-time
clock
Scheduler
Interrupt
handler
Pr ocess resource
requirements
Pr ocesses
awaiting
r esour ces
Resource
manager
Read y
processes
Ready
list
Av ailable
r esour ce
list
Released
resources
Despa tcher
Pr ocessor
list
Ex ecuting process
11
Gestion des processus
• Priorité des processus
– Niveau d’interruption
– Niveau des processus périodiques
– Autres
• Desservir les interruptions
– Le contrôle est transmis à une location prédéfinie où
se trouve une instruction vers la procédure traitante.
– Tous les autre interruption sont désactivées. Puis le
contrôle est retourné vers le processus interrompu.
– Le service doit être court et rapide.
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Gestion des processus
• Gestion des processus périodiques
– Propriétés
• Période
• Durée d’exécution et delais
• Priorité
– L’horloge génère les interruptions pour la planification
des processus périodiques
– Le gestionnaire choisi le processus qui est prêt à
exécuter
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Gestion des processus
Scheduler
R esource manager
Despatcher
Choose process
for execution
Allocate memory
and processor
Start execution on an
available processor
• Commutation des processus
– Planificateur
– Gestionnaire des ressources
– Dispatcher
• Niveaux de priorité
– Niveau d’interruption (obligatoire)
– Niveau d’horloge (obligatoire)
– Autres niveaux (optionnels) (du fond et c.)
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Gestion des processus
• Stratégies de planification
– Planification non préemptive – le processus ne peut
être interrompu que par la fin ou une opéretion
entrée/sortie
– Planification préemptive – interruption par un
processus plus prioritaire
– Algorithmes
• Round-robin
• Taux monotone
• Le délais le plus court
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Les systèmes de surveillance et de contrôle
• Architecture générique
Testing
process
S1
S3
A1
P (A2)
A2
P (A1)
A3
P (A4)
A4
P (S1)
Monitoring
processes
S2
P (A1)
P (S2)
P (S1)
Control
processes
Control panel
processes
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Système d'alarme contre le vol
• Besoins
– Quand il y a un voleur le système doit allumer les lampes et
appeler la police
– Il doit marcher avec un source d’électricité autonome
• Capteurs
– Capteur de mouvement, de choc, d’ouverture de fenêtre et de
porte.
– Capteur de voltage
• Actionneurs
–
–
–
–
Appel à la police
Allumer les lampes
Brancher une sirène
Commuter à un source autonome quand le courrant est coupé
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Système d'alarme contre le vol
• Conception du système
– Stimulus
• Panne de courant
• Alarme d’intrusion
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Système d'alarme contre le vol
Stimulus/réponse
Timing requirements
Panne de courant
Le passage à une alimentation de secours doit être achevée dans
un délai de 50 ms.
Alarme de porte
Chaque alarme de porte doit être interrogé deux fois par seconde.
Alarme de fenêtre
Chaque alarme de fenêtre doit être interrogé deux fois par seconde
Capteur de mouvement
Chaque détecteur de mouvement doit être interrogé deux fois par
seconde.
Alarme sonore
L'alarme sonore doit être allumé à moins de 1 / 2 seconde d'une
alarme est soulevée par un capteur.
Lumières s'allument
Les lumières devraient être allumés dans les 1 / 2 seconde d'une
alarme est soulevée par un capteur.
Communications
L'appel à la police devrait commencer dans les 2 secondes d'une
alarme est soulevée par un capteur
Synthétiseur de voix
Un message synthétisé devrait être disponible dans les 4
secondes d'une alarme est soulevée par un capteur.
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Processus du Système d'alarme
400 Hz
60 Hz
100 Hz
Mo vement
detector pr ocess
Door sensor
process
Detector status
Sensor status
560 Hz
Windo w sensor
pr ocess
Sensor status
Alarm system
Building monitor
process
Pow er failure
interrupt
Building monitor
Power switch
process
Communication
pr ocess
Room n umber
Alarm system
process
Alert message
Room n umber
Alarm system
Alarm system
Alarm system
Room n umber
Audible alarm
process
Lighting control
process
Voice synthesiser
pr ocess
20
Système de contrôle
• Système de contrôle de la température
500 Hz
Sensor
process
Sensor
values
500 Hz
Thermostat
process
500 Hz
Switch command
Room n umber
Heater control
process
Thermostat process
Furnace
control process
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Systèmes d'acquisition de données
• Objectif
– Collecter des données pour un analyse et traitement
postérieur
• Propriétés
– La collection et beaucoup plus rapide que le
traitement
– On doit organiser une file d’attente pour les données
– tampon circulaire
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Systèmes d'acquisition de données
• Architecture
Sensors (each data flow is a sensor v alue)
s1
s2
Sensor
identifier and
value
Sensor
process
Sensor
identifier and
value
Sensor data
Process
buffer
data
Display
s3
s4
s5
Sensor
identifier and
value
Sensor
identifier and
value
Sensor
process
Sensor data
buffer
Process
data
s6
23
Collection de données d’un réacteur nucléaire
• Objectif – suivre le flux de neutrons d’un
réacteur
• Architecture
– Un tampon circulaire
– Deux processus concurrents
• Écrire
• Lire
• Les deux processus ne doivent accéder le même
élément
24
Le flux de neutrons
Neutron flux sensors
Sensor
identifier and
flux value
A-D
convertor
Processed
flux level
Flux data
buffer
Flux
processing
Operator
display
25
Le flux de neutrons
• Tampon circulaire
Producer
process
Consumer
process
26
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