SISTEMAS DE TIEMPO REALSISTEMAS EMPOTRADOSMuchos sistemas de uso comn en la industria, el transporte, las comunicaciones y el hogar tienen computadores empotrados: Aviones Trenes Coches Telfonos mviles TelevisoresLos computadores empotrados realizan funciones de control de otros sistemas

CARACTERISTICASLos recursos estn limitados Procesador, memoria, pantalla, etc.Los dispositivos de entrada y salida son especiales para cada sistema No hay teclado ni pantalla normalesEl computador debe reaccionar a tiempo ante los cambios en el sistema que controla Una accin retrasada puede ser intil o peligrosa Ejemplo: imgenes de TV, sistema de frenado ABS

SISTEMAS DE TIEMPO REALUn sistema de tiempo real es un sistema informtico que Interacciona repetidamente con su entorno fsico Responde a los estmulos que recibe del mismo dentro de un plazo de tiempo determinadoEl tiempo en que se ejecutan las acciones del sistema es significativo

EJEMPLO SISTEMA DE VIGILANCIA

TAREAS DE TIEMPO REALLas actividades de un sistema de tiempo real se llaman tareasTienen varios tipos de propiedades Funcionales: qu hacen Temporales: cundo lo hacen Fiabilidad, seguridad, etc.El comportamiento temporal de las tareas se especifica mediante sus atributos temporales Cundo se ejecutan: esquema de activacin Qu plazo tienen para ejecutar cada accin

EJECUCION DE UNA TAREA DE TIEMPO REAL

ATRIBUTOS TEMPORALESActivacin Peridica: a intervalos regulares, con perodo T Aperidica: cada vez que ocurre un suceso determinadoPlazo de respuesta Absoluto: tiempo lmite para terminar Relativo: intervalo desde la activacin

TIPOS DE REQUISITOS TEMPORALESTiempo real estricto (hard real-time) Todas las acciones deben terminar dentro del plazo especificado de tiempo real flexible (soft real-time) Se pueden perder plazos de vez en cuando El valor de la respuesta decrece con el tiempoTiempo real firme (firm real-time) Se pueden perder plazos ocasionalmente Una respuesta tarda no tiene valorCARACTERISTICAS DE LOS STRGran tamao y complejidad Algunos STR tienen millones de lneas de cdigo La variedad de funciones aumenta la complejidad incluso en sistemas relativamente pequeosSimultaneidad de acciones (concurrencia) Los dispositivos fsicos controlados funcionan al mismo tiempo Las tareas que los controlan actan concurrentementeDispositivos de entrada y salida especiales Los manejadores de dispositivos forman parte del software de aplicacin

CARACTERISTICAS DE LOS STRSeguridad y fiabilidad Sistemas crticos: fallos con consecuencias gravesDeterminismo temporal Acciones en intervalos de tiempo determinados Es fundamental que el comportamiento temporal de los STR sea determinista o, al menos, previsible

FIABILIDAD Y SEGURIDADFiabilidad Probabilidad de proporcionar el servicio especificado Medida: tiempo medio hasta avera (MTTF) Seguridad Averas malignas y benignas Sistemas crticos

MANTENIBILIDAD Y DISPONIBILIDADMantenibilidad Tiempo medio de reparacin (MTTR) Conflicto: los elementos fciles de mantener son menos fiablesDisponibilidad Fraccin de tiempo durante el cual el sistema est disponible

DETERMINISMO TEMPORALLas tareas de tiempo real se ejecutan concurrentemente Hebras (threads) o mecanismos similaresLa planificacin del uso del procesador debe permitir acotar el tiempo de respuesta Prioridades y otros mtodos de planificacinEs conveniente analizar el comportamiento temporal del sistema antes de probarlo Las pruebas (tests) no siempre permiten asegurar el comportamiento en el peor caso

SISTEMAS DISTRIBUIDOSLas tareas de tiempo real se ejecutan en varios computadores comunicados mediante una red Ms potencia de clculo Mayor fiabilidad (redundancia)En los sistemas crticos el tiempo de comunicacin debe estar acotado Redes y protocolos especficosEl anlisis temporal es ms complicado que en los sistemas monoprocesadores

MODOS DE FUNCIONAMIENTOMuchos sistemas de tiempo real tienen varios modos de funcionamiento Por ejemplo: arranque, funcionamiento normal, funcionamiento seguroEl conjunto de tareas que se ejecutan y sus atributos temporales pueden variar de uno a otro modoLos cambios de modo deben ejecutarse garantizando la integridad temporal del sistema

CLASES DE SIISTEMAS DE TIEMPO REALSegn las propiedades del sistema controlado Sistemas crticos y sistemas acrticos Sistemas con parada segura y sistemas con degradacin aceptableSegn las propiedades del sistema de tiempo real Sistemas con tiempo de respuesta garantizado y sistemas que hacen lo que pueden (best effort) Sistemas con recursos adecuados y sistemas con recursos inadecuados Sistemas dirigidos por tiempo y sistemas dirigidos por sucesos

SISTEMAS DE TIEMPO REAL CRITICOS Y ACRITICOSSistemas crticos (hard real-time systems) Plazo de respuesta estricto Comportamiento temporal determinado por el entorno Comportamiento en sobrecargas predecible Requisitos de seguridad crticos Redundancia activa Volumen de datos reducido

Sistemas acrticos (soft real-time systems) Plazo de respuesta flexible Comportamiento temporal determinado por el computador Comportamiento en sobrecargas degradado Requisitos de seguridad acrticos Recuperacin de fallos Gran volumen de datos

SISTEMAS CON PARADA SEGURA Y SISTEMAS CON DEGRADACION ACEPTABLESistemas con parada segura (fail-safe) Detencin en estado seguro Probabilidad de deteccin de fallos elevada

Sistemas con degradacin aceptable (fail-soft) Funcionamiento con prdida parcial de funcionalidad o prestaciones Tambin hay sistemas con tolerancia de fallos completa (fail operational)

SISTEMAS CON RESPUESTA GARANTIZADA Y SISTEMAS QUE HACEN LO QUE PUEDENSistemas con respuesta garantizada (guaranteed response systems) Comportamiento temporal garantizado analticamente Hace falta caracterizar con precisin la carga mxima y los posibles fallos

Sistemas que hacen lo que pueden (best-effort systems) Comportamiento temporal de tipo lo mejor que se pueda No se hace una caracterizacin precisa de carga y fallos Slo sirve para sistemas acrticos

SISTEMAS CON RECURSOS ADECUADOS E INADECUADOSSistemas con recursos adecuados (resource-adequate systems) Diseo con suficientes recursos para garantizar el comportamiento temporal con mxima carga y en caso de fallos

Sistemas con recursosInadecuados (resource-inadequate systems) Diseo con recursos razonables desde un punto de vista econmico Slo sirve para sistemas acrticos

SISTEMAS DIRIGIDOS POR TIEMPO Y POR SUCESOSSistemas dirigidos por sucesos (event-triggered systems) Arranque cuando se produce un suceso de cambio de estado Mecanismo bsico: interrupciones

Sistemas dirigidos por tiempo (time-triggered systems) Arranque en instantes de tiempo predeterminados Mecanismo bsico: reloj

RESUMENLos sistemas de tiempo real interaccionan con su entorno y ejecutan sus acciones dentro de intervalos de tiempo determinadosTienen requisitos muy exigentes Tamao y complejidad Concurrencia Interfaces de hardware especficas Fiabilidad y seguridad Determinismo temporalHay varias clases de sistemas de tiempo real, con distintos requisitos temporales y de seguridad