Tài liệu Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS pdf

1 1 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS 2 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Tổng quan về phương pháp DARTS (1/2) -Hệ thờigianthực (hay hệ điềukhiển) là hệ mà ở đó nhiều"hoạt động" (activités) có thể đượcthựchiện đồng thời/song song. Do mỗi "hoạt động" có thể đượcthể hiệnbằng một "tâche" độclậphoặc một "tâche" có mối quan hệ trướcsauvớimộthoặc nhiều "tâche(s)" khác, nên phương pháp thiết kế phải có khả năng tạo ra từ kết qu ả củaquátrìnhphântíchmôhìnhcác"tâches" củahệ thờigianthựcvớicáccôngcụ giúp giải quyết các vấn đề về sự quan hệ giữa các "tâches". - Là mộtphương pháp được đưa ra bởi Hassan Gomaa, phương pháp DARTS (Design Approach for Real-Time Systems) là mộtphương pháp thiết kế các hệ thờigianthực(cáchệ điềukhiển): nó cung cấp mộttrìnhtự giúp cấu trúc hệ thờigianthực thành các "tâches" song song, cũng như một cơ chế cho phép định nghĩ a mối quan hệ giữa các "tâches". 2 3 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Tổng quan về phương pháp DARTS (2/2) -Kýhiệucủacácphần tử trong các biểu đồ DARTS: 4 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Mộtsố khái niệm trong phương pháp DARTS (1/4) - Tâche: trong mộtbiểu đồ DARTS, mỗi "tâche" đượcthể hiệnbằng mộthình bình hành. Nó có thể là một trong hai loại sau: Tâche cứng (Tâche matérielle) : đây là một "tâche" có chu kỳ (đượckíchhoạt bởimột đồng hồ thờigianthực, Horloge temps réel – HTR), hoặc là một"tâche" khôngcóchu kỳ (đượckíchhoạt bởingắt, Interruption, hoặc bởi "Chien-de- garde" hay "Watch-dog"). Tâche mềm (Tâche logicielle) : đượchiểu là "tâche" mà sự vận hành củanó đượckíchhoạt bởimột "tâche" khác (có thể là một "tâche" cứng hoặc một "tâche" mềmkhác). "Tâche" mềm sẽ hưởng "rythme" (xung, nhịp) của tâche kích hoạt nó. 3 5 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Mộtsố khái niệm trong phương pháp DARTS (2/4) - Synchronisation: đây là mối quan hệ trước sau (không có sự trao đổidữ liệu) giữa hai "tâches", đượcgọilần lượt là "tâche émetteur" và "tâche récepteur". Trong mối quan hệ này, "tâche émetteur" là "tâche" tạo ra dữ kiện (événement) để kích hoạt sự vậnhànhcủa "tâche récepteur", trong khi đó "tâche récepteur" lúc đầu sẽ ở trạng thái nghỉ cho đến khi dữ kiệnkíchhoạt nó đượctạo ra từ "tâche émetteur". Synchronisation giữa hai tâches Có rất nhiềucôngcụ cho phép triểnkhai mối quan hệ synchronisation, trong số này hai công cụ tiêu biểu thường thấy là: Sémaphore và Evénement. DARTS không cho phép phân biệtgiữa trường hợpcónhớ (mémorisation) và không có nhớ (non mémorisation) đối với Evénement. 6 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Mộtsố khái niệm trong phương pháp DARTS (3/4) - Communication synchrone: đây là mối quan hệ trướcsau(cósự trao đổi dữ liệu) giữa hai "tâches", đượcgọilần lượt là "tâche producteur" và "tâche consommateur". Trong mối quan hệ này, "tâche producteur" là tạora vàgởi mộtdữ liệu (message) đến "tâche consommateur" để kích hoạt "tâche" này. Trong khi đó "tâche consommateur" sẽ "synchrone" với "rythme" của "tâche producteur". Trong phương pháp DARTS, mối quan hệ communication synchrone có thể là một trong các kiểu sau: + Communication synchrone faiblement couplée + Communication synchrone faiblement couplée à écrasement + Communication synchrone fortement couplée + Communication synchrone faiblement couplée à prioríté + Communication synchrone faiblement couplée multiple de type OU 4 7 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Mộtsố khái niệm trong phương pháp DARTS (4/4) - Communication asynchrone: đây là mộtdạng mối quan hệ communication mà ở đó "rythmes" của "tâche producteur" và "rythmes" của "tâche consommateur" được bảo toàn. Kiểu trao đổi dữ liệu này thường thấy ở DARTS qua các module dữ liệu với hai hoạt động trao đổi đặc trưng là "Đọc" và "Nhận". 8 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Trình tự áp dụng phương pháp DARTS (1/5) (1) hệ đầu tiên sẽ được phân chia thành các quá trình chức năng (processus fonctionnels), các dòng dữ liệu sẽ được dùng để giao tiếp giữa các quá trình chức năng (*). (*) Biểu đồ dòng dữ liệu thu được giống phương pháp SA 5 9 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Trình tự áp dụng phương pháp DARTS (2/5) (2) Từ biểu đồ dòng dữ liệu, các "tâches" sẽ được xác định tùy thuộc vào các "rythmes" của hệ thống. Các nguyên tắc xác định "tâche" từ biểu đồ dòng dữ liệu: ¾ căn cứ vào dòng dữ liệu nhập/xuất ¾ các chức năng đáp ứng trong thời gian tới hạn ¾ các quá trình tính toán ¾ các liên hệ về chức năng giữa các processus ¾ các liên hệ về thời gian giữa các processus (tính đồng thời…) ¾ các quá trình tính toán có chu k ỳ Tại sao phải xác định "tâches" dựa vào "rythmes"? 10 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Trình tự áp dụng phương pháp DARTS (3/5) (2) Từ biểu đồ dòng dữ liệu, các "tâches" sẽ được xác định tùy thuộc vào các "rythmes" của hệ thống (tt) 6 11 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Trình tự áp dụng phương pháp DARTS (4/5) (3) Xác định các phương thức giao tiếp giữa các "tâches" đã được xác định ở bước (2). (4) Các "modules" sẽ được tích hợp vào các "tâches" tương ứng nếu một "module" được sử dụng độc quyền bởi một "tâche". (vd., Device Interface Module – DIM; Data abstration modules - DAM; State Transition Modules - STM; Function Driver Modules). 12 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Trình tự áp dụng phương pháp DARTS (5/5) State Transition Module (STM) – “Contrôle" Sơ đồ cấu trúc hệ thống DARTS cho ta một cái nhìn rõ ràng không chỉ ở khía cạnh tĩnh của hệ (thông qua các "modules"), mà còn ở khía cạnh động của hệ (thông qua các "tâches"). 7 13 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Ưu điểm củaphương pháp DARTS (1) DARTS là một phương pháp thiết kế dựa trên nền tản multitâche (parallèle) Æ phù hợp cho quá trình phân tích thiết kế trên vi xử lý. (2) DARTS là một phương pháp thiết kế dựa trên nền tản dòng dữ liệu (l’architecture à flots de données) nên, ¾ phù hợp cho nhiều lĩnh vực khác nhau ¾ phù hợp trong việc giảng dạy các kiến thức nền tản cơ bản liên quan đến lập trình multitâche ¾ gần với nhiều modèles được sử dụng trong việc phân tích đáp ứng ràng buộc thời gian của các hệ thời gian thực (validation temporelle). 14 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS MAST: công cụ "validation temporelle" MAST (Modeling and Analysis Suite for Real-Time Application) là một chương trình mở cho phép thực hiện các phân tích đáp ứng thời gian của các ứng dụng thời gian thực. Mô hình "Task Interactions" của MAST 8 15 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Điểm bất lợi củaphương pháp DARTS DARTS là một phương pháp thiết kế phù hợp cho các hệ tập trung (systèmes embarqués centralisés) có quy mô nhỏ, vì vậy trong trường hợp tính phức tạp của hệ gia tăng, DARTS bộc lộ các vấn đề sau: (1) bùng nổ trạng thái và bùng nổ chuyển đổi trạng thái Æ nên sử dụng Statecharts hay một phương pháp khác để mô tả đặc tính hành xử (l’aspect comportemental) của hệ (2) xuất hiện yếu tố không xác định (indéterminisme) trong chuyển đổi trạng thái khi hệ ở một trạng thái xác định (3) bùng nổ số lượng "tâches" Æ hướng đến việc sử dụng DARTS trong phương pháp đối tượng (méthode objet) 16 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Ứng dụng phương pháp DARTS Áp dụng phương pháp DARTS để thiết kế hệ thống an toàn của mỏ khoáng sản, anh/chị hãy đưa ra: (1) Biểu đồ dòng dữ liệu DARTS của hệ thống an toàn mỏ (2) Biểu đồ cấu trúc hệ thống DARTS của hệ thống an toàn mỏ (3) Từ kết quả của câu (2), theo anh/chị hệ thống an toàn mỏ khoáng sản cần bao nhiêu "rythmes" để hoạt động? 9 17 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS Giới thiệu về LabVIEW LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) là một môi trường lập trình của các ứng dụng dựa trên ngôn ngữ G. 18 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS LabVIEW và phương pháp DARTS (1/6) Thư viện "Synchronisation" của LabVIEW Là một ngôn ngữ lập trình đồ họa hỗ trở "mulitâche" và phát triển dựa trên nền tản dòng dữ liệu, LabVIEW có thể được coi là một công cụ kết hợp phù hợp của phương pháp DARTS. (*) các mô hình đưa ra trong bài giảng này được thực hiện trên LabVIEW version 7.1 10 19 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS LabVIEW và phương pháp DARTS (2/6) (1) Mô hình "tâche" DARTS trong LabVIEW "Tâche matérielle périodique" của LabVIEW "Tâche matérielle apériodique" của LabVIEW "Tâche logicielle" của LabVIEW 20 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương pháp DARTS LabVIEW và phương pháp DARTS (3/6) (2) Mô hình "tâche contrôle" DARTS trong LabVIEW "Tâche contrôle apériodique" của LabVIEW [...].. .Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS LabVIEW và phương pháp DARTS (4/6) (3) Mô hình "Mailbox" DARTS trong LabVIEW Ngô Khánh Hiếu 21 Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS LabVIEW và phương pháp DARTS (5/6) (4) Mô hình "Synchronisation" DARTS trong LabVIEW Ngô Khánh Hiếu 22 11 Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS LabVIEW và phương pháp DARTS (6/6) (5) Mô hình "Module de données" DARTS. .. DARTS (6/6) (5) Mô hình "Module de données" DARTS trong LabVIEW Ngô Khánh Hiếu 23 Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS Thư viện DARTSVIEW DARTSVIEW là thư viện các phần tử của phương pháp DARTS được thiết kế trên môi trường lập trình đồ họa LabVIEW Ngô Khánh Hiếu 24 12 Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS Ứng dụng DARTSVIEW: "Task Interactions" Ngô Khánh Hiếu 25 13 . Hiếu Các hệ thờigianthực Phương pháp DARTS 2 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực Phương pháp DARTS Tổng quan về phương pháp DARTS (1/2) -Hệ thờigianthực. Hiếu Các hệ thờigianthực Phương pháp DARTS Tổng quan về phương pháp DARTS (2/2) -Kýhiệucủacácphần tử trong các biểu đồ DARTS: 4 Ngô Khánh Hiếu Các hệ thờigianthực–Phương