Thiết kế phần mềm thời gian thực

Thiết kế phần mềm thời gian thực Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang Mục tiêu ● ● ● ● Giải thích khái niệm hệ thống thời gian thực lý hệ thống lại thực hệ thống qui trình tương tranh Mô tả qui trình thiết kế hệ thống thời gian thực Giải thích vai trò hệ thống thời gian thực Giới thiệu kiến trúc tổng quát cho việc kiểm soát điều khiển hệ thống Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang Các hệ thống thời gian thực ● ● Các hệ thống theo dõi điều khiển môi trường củâ chúng Kết hợp chặt chẽ với thiết bị phần cứng • • ● Các cảm biến: Thu nhận liệu từ môi trường hệ thống; Bộ truyền: Thay đổi (theo cách đó) môi trường hệ thống; Thời gian định Các hệ thống thời gian thực PHẢI phản ứng lại thời hạn định Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang Định nghĩa ● ● ● Một hệ thống thời gian thực hệ thống phần mềm việc hoạt động xác hệ thống phụ thuộc vào kết mà hệ thống sản sinh thời điểm mà kết sinh Một hệ thống mềm thời gian thực mềm hệ thống mà trình hoạt động bị suy biến kết không sinh theo yêu cầu thời gian định Một hệ thống mềm thời gian thực cứng hệ thống mà hoạt động không xác kết không sinh theo đặc tả thời gian Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang Các hệ thống kích thích/phản ứng ● ● Với kích thích cho, hệ thống phải đưa phản ứng thời gian định Kích thích theo chu kỳ Kích thích theo khoảng thời gian định trước • ● Ví dụ, cảm biến nhiệt độ lấy nhiệt độ 10 lần giây Kích thích không theo chu kỳ Kích thích thời gian không định trước Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang Một mô hình hệ thống thời gian thực Sen sor Sen sor Sen sor Sen sor Sen sor Sen sor Real -t im e t rol syst em Act u at or Bùi Th H ng Act u at or Ch Act u at or ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Act u at or Trang Các qui trình cảm biến/khởi động Sen sor Act u at or St imu lu s Sen sor t rol Bùi Th H ng Respon se Dat a processor Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Act u at or tol r Trang Các phần tử hệ thống ● Qui trình điều khiển cảm biến • ● Bộ xử lý liệu • ● Thu thập thông tin từ cảm biến Tiến hành xử lý thông tin thu tính toán phản ứng hệ thống Qui trình điều khiển phản ứng • Bùi Th H ng Phát sinh tín hiệu cho phản ứng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang Thiết kế hệ thống ● ● ● Thiết kế lúc phần cứng phần mềm hệ thống Phân chia chức cho phần cứng cho phần mềm Các định thiết kế cần phải thực sở yêu cầu không-chức hệ thống Phần cứng cung cấp hiệu suất cao đòi hỏi thời gian phát triển khó thay đổi Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang Qui trình thiết kế hệ thống thời gian thực ● ● ● Nhận dạng kích thích cần phải xử lý phản ứng cần thiết kích thích Đối với kích thích phản ứng, cần nhận dạng ràng buộc thời gian Tích hợp việc xử lý kích thích phản ứng thành qui trình tương tranh Mỗi qui trình gắn với lớp kích thích phản ứng Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 10 Qui trình thiết kế hệ thống thời gian thực ● ● Thiết kế thuật toán để xử lý kích thích phản ứng Những thuật toán phải đáp ứng yêu cầu thời gian cho Thiết kế hệ thống lập lịch để đảm bảo qui trình bắt đầu lúc phù hợp với thời hạn cuối cho phép chúng Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 11 Các hệ điều hành thời gian thực ● ● ● Các hệ điều hành thời gian thực hệ thống điều hành đặc biệt để quản lý qui trình hệ thống thời gian thực Chịu trách nhiệm quản lý qui trình phân bổ tài nguyên (bộ vi xử lý nhớ) Thông thường hệ điều hành thời gian thực không bao gồm tiện ích quản lý tệp 14 Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 12 Các thành phần hệ điều hành thời gian thực ● Đồng hồ thời gian thực • ● Bộ điều khiển ngắt • ● Chọn tiến trình để chuẩn bị chạy Bộ quản lý tài nguyên • ● Quản lý yêu cầu dịch vụ không theo chu kỳ Bộ lập lịch • ● Cung cấp thông tin cho việc lập lịch tiến trình Phân phối tài nguyên nhớ vi xử lý Bộ điều vận • Bùi Th H ng Khởi động thực tiến trình Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 13 Các thành phần hệ điều hành thời gian thực Scheduling information Real-time clock Scheduler Interrupt handler Process e r source requirements Processes awaiting resources Resource mana ger Ready processes Ready list Available resource list Released resources Despa tcher Processor list Executing pr ocess Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 14 Tóm tắt ● ● ● Tính đắn hệ thống thời gian thực không phụ thuộc vào hệ thống làm mà phụ thuộc vào hệ thống phản ứng lại nhanh Một hệ thống thời gian thực bao gồm tiến trình liên thuộc cảm biến phản ứng Kiến trúc hệ thống thời gian thực thường thiết kế tập yiến trình tương tranh Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 15 Tóm tắt ● ● Các hệ thống thời gian thực có nhiệm vụ quản lý tiến trình tài nguyên hệ thống Các hệ thống kiểm soát điều khiển lựa chọn cảm biến gửi tín hiệu điều khiển tới phản ứng Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 16 [...]...Qui trình thiết kế hệ thống thời gian thực ● ● Thiết kế các thuật toán để xử lý từng kích thích và phản ứng Những thuật toán này phải đáp ứng các yêu cầu về thời gian đã cho Thiết kế một hệ thống lập lịch để đảm bảo các qui trình được bắt đầu đúng lúc phù hợp với thời hạn cuối cùng cho phép của chúng Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 11 Các hệ điều hành thời gian thực ● ● ●... hành thời gian thực là những hệ thống điều hành đặc biệt để quản lý các qui trình trong hệ thống thời gian thực Chịu trách nhiệm quản lý các qui trình và phân bổ tài nguyên (bộ vi xử lý và bộ nhớ) Thông thường các hệ điều hành thời gian thực không bao gồm các tiện ích quản lý tệp 14 Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 12 Các thành phần của hệ điều hành thời gian thực ● Đồng hồ thời. .. thuộc vào hệ thống phản ứng lại nhanh như thế nào Một hệ thống thời gian thực bao gồm các tiến trình liên thuộc các bộ cảm biến và bộ phản ứng Kiến trúc của các hệ thống thời gian thực thường được thiết kế như một tập các yiến trình tương tranh Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 15 Tóm tắt ● ● Các hệ thống thời gian thực có nhiệm vụ quản lý các tiến trình và các tài nguyên hệ... hành thời gian thực Scheduling information Real-time clock Scheduler Interrupt handler Process e r source requirements Processes awaiting resources Resource mana ger Ready processes Ready list Available resource list Released resources Despa tcher Processor list Executing pr ocess Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 14 Tóm tắt ● ● ● Tính đúng đắn của hệ thống thời gian thực không... hồ thời gian thực • ● Bộ điều khiển ngắt • ● Chọn tiến trình tiếp theo để chuẩn bị chạy Bộ quản lý tài nguyên • ● Quản lý các yêu cầu dịch vụ không theo chu kỳ Bộ lập lịch • ● Cung cấp thông tin cho việc lập lịch các tiến trình Phân phối các tài nguyên bộ nhớ và bộ vi xử lý Bộ điều vận • Bùi Th H ng Khởi động thực hiện các tiến trình Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 13 Các thành phần của... quản lý các tiến trình và các tài nguyên hệ thống Các hệ thống kiểm soát và điều khiển lựa chọn các bộ cảm biến và gửi tín hiệu điều khiển tới các bộ phản ứng Bùi Th H ng Ch ng 10 Thi t k ph n m m th i gian th c Trang 16