Analisis de Planificación

Dr. Pedro Mejía Alvarez Sistemas de Tiempo Real Transparencia 1

Analisis de Planificación

Dr. Pedro Mejía Alvarez

CINVESTAV-IPN, Departamento de Computación


Indice

• Planificación.• Analisis de Planificabilidad.• Metodos Exactos.• Metodos Inexactos.


Objetivos

Un método de planificación tiene dos aspectos importantes:

Un algoritmo de planificación que determina el orden de acceso de la tareas a los recursos del sistema ( en particular al procesador ) Un método de análisis que permite calcular el comportamiento temporal del sistema.

Así se puede comprobar si los requisitos temporales están garantizados en todos los casos posibles. En general se estudia el peor comportamiento posible.


Modelo de tareas

Inicialmente consideramos un modelo simple:

— El conjunto de tareas es estático— Todas las tareas son periódicas— Las tareas son independientes unas de otras— Los plazos de respuesta de todas las tareas son iguales a los períodos respectivos— El tiempo de ejecución máximo de cada tarea es conocido— Las operaciones del kernel son instantáneas


Parámetros de planificación

N Número de tareasT Período de activaciónC Tiempo de ejecución máximoD Plazo de respuestaR Tiempo de respuesta máximoP Prioridad

En el modelo anterior, para todas las tareas :

Se trata de asegurar que

j

Cj < Dj = Tj

Rj < Dj


Hiperperíodo

En el modelo de tareas simple, el valor

se denomina hiperperíodo del sistema

El comportamiento temporal se repite cada hiperperíodo

H = m c m ( Tj )


Planificacion

• Metodos Exactos.

• Metodos Inexactos.

• Metodos Estaticos.

• Metodos Dinamicos.


Proceso de Planificación

Planificador

Carga de Trabajode Tiempo Real

Análisis dePlanificabilidad

AplicaciónAplicaciónCríticaCrítica

AplicaciónAplicaciónCríticaCrítica

No es planificableNo es planificableNo es planificableNo es planificable

Tarea

EJECUCIÓNCi

Ti

Di


Proceso de Planificación (estados)

activación test deaceptación

LISTA

BLOQUEO

EJECUCION

despachar

expulsión

espera enrecurso ocupado

recurso liberado

SI

NO


Test Exactos

Diseñados para verificar la planificabilidad de unConjunto de tareas de tiempo real.

Si el resultado del test es positivo entonces todasLas tareas cumplen con sus plazos. Si el resultadoEs negativo, alguna tarea pierde su plazo.

Tiene una alta complejidad computacional. Se conocen solo los tests basados en el tiempo deRespuesta y en la demanda de tiempo.


Instante crítico

El cronograma se puede utilizar para comprobar si se cumplen los plazos

— Hay que trazar el cronograma durante un hiperperíodo completo— En el caso más desfavorable, H = O(N )

El tiempo de respuesta es máximo cuando todas las tareas se activan a la vez Se denomina instante crítico Si el instante inicial es crítico basta comprobar el primer ciclo de cada tarea

N


Análisis del tiempo de respuesta

• La prueba del factor de utilización no es exacta, ni se puede generalizar a modelos de tareas más complejos• La construcción de un cronograma es compleja, incluso considerando que el instante inicial es crítico• Veremos una prueba basada en el cálculo del tiempo de respuesta de cada tarea


Ecuación del tiempo de respuesta

El tiempo de respuesta de una tarea es la suma desu tiempo de cómputo más la interferencia que sufre

por la ejecución de tareas más prioritarias

j

i

C C

Ri

j j

R = C + Ij j j


Ecuación del tiempo de respuesta

0 10 20 30 40 50 60 70 80

1

2

3

R3

R3 = C3 + I3


Cálculo de la interferencia máxima

Para una tareade prioridad superior

Para todas las tareasde prioridad superior

C C

Rj

j j

j

j

IR

TCi

j i

jj

IR

TCj

j

jj hp ij

( )


Cálculo del tiempo de respuesta

La ecuación del tiempo de respuesta queda así:

Rj es la solución mínima de la ecuación

• La ecuación no es continua ni lineal• No se puede resolver analíticamente

R CR

TCj j

j

jj

j hp j

( )

W CW

TCj

j

jj

j hp j

( )


Iteración linealLa ecuación del tiempo de respuesta se puederesolver mediante la relación de recurrencia

Un valor inicial aceptable es

Se termina cuandoa) , o bien

b) (no se cumple el plazo)

W CW

TCi

ni

in

jj

j hp i

1

( )

W C Ci i jj hp i

0

( )

W Wn n 1

W Tnj

1


Ejemplo 4Tarea T C P R

1 7 3 3 32 12 3 2 63 20 5 1 20

W

W

W

10

20

21

3

3 3 6

36

73 6

;

;

Todas las tareas tienen sus plazos garantizadosTenemos una condición suficiente y necesaria

1

2

:

:

W

W

W

W

W

30

31

32

33

34

5 3 3 11

511

73

11

123 14

514

73

14

123 17

517

73

17

123 20

520

73

20

123 20

;

;

;

;

3:


Test Exacto de Lehhockzky: Basado en la demanda del procesador


Test Inexactos

Diseñados para verificar la planificabilidad de unConjunto de tareas de tiempo real.

Si el resultado del test es positivo entonces todaslas tareas cumplen con sus plazos. Si el resultado es negativo, entonces no se sabe con certeza si alguna Tarea pierde su plazo.

Tienen una baja complejidad computacional. Se conocen varios tests.


Factor de utilización

La cantidad

es el factor de utilización del procesador Es una medida de la carga del procesador para un conjunto de tareas En un sistema monoprocesador debe ser

U< 1

UC

Tj

jj

N

1


Condición de garantía de los plazosbasada en la utilización

Para el modelo simple, con prioridades monótonas en frecuencia, los plazos están garantizados si

La cantidad

U (N) = N ( 2 - 1)

es la utilización mínima garantizada para N tareas

0VN

UC

TNj

j

VN

j

N

2 1

1


Utilización mínima garantizada

N N0

1 1.000

2 0.828

3 0.779

4 0.756

5 0.743

lim U Nn 0 2 0 693log ,


Ejemplo 1Tarea T C P U

1 30 10 3 0.3332 40 10 2 0.2503 50 12 1 0.240

0.823

El sistema no cumple laprueba de utilización(U > 0.779)La tarea 3 falla en t = 50

0 20 40 60 80 100 120 140 160

fallo!

123



1 16 4 3 0.2502 40 5 2 0.1253 80 32 1 0.400

0.775

Este sistema estágarantizado(U < 0.779)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

123



1 20 5 3 0.2502 40 10 2 0.2503 80 40 1 0.500

1.000

Este sistema no pasa laprueba (U < 0.779),pero se cumplen los plazos

0 10 20 30 40 50 60 70 80

123


Test basado en el periodo: IP


Test basado en el periodo: PO


Test basado en la utilizacion: UO

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