Sistemas em tempo real: conceitos e aplicações

Sistemas em tempo real: conceitos e aplicações.

Resumo- Esse artigo dirá oque e um sistema de tempo real e mostrara conclusões de testes feitos para que seja possível identificar as várias falhas e corrigi-las de forma que o usuário não perceba

Abstract- in this article will tell what is a real-time system and show conclusions of tests made so that it is possible to identify the various faults and correct them in a way that the user does not understand

I. Introdução

Segundo (RÔMULO SILVA DE OLIVEIRA, 2000) com o aumento do uso dos sistemas operacionais pela sociedade se torna cada vez mais comum as aplicações em tempo real. Essas aplicações podem ir desde aplicações para geladeira, blu ray, smart TVs, sistemas militares, controladores de trafego aéreo entre outras. Algumas restrições de tempo real são mais rigorosas que outras, como as de monitoramento de pacientes hospitalares que precisam monitorar o tempo todo o paciente e outras apresentam menor rigor, como avisar que a geladeira está por muito tem com a porta aberta. Até mesmo na área industrial são utilizados sistemas em tempo real: sistemas de controle embutidos em equipamentos industriais, sistemas de supervisão e controle de células de manufatura, sistemas responsáveis pela supervisão e controle de plantas industriais completas, sistemas automotivos, entre outros.

(RÔMULO SILVA DE OLIVEIRA, 2000) Indica que a principal característica de sistemas de tempo real é que eles possuem restrições que aparecem na forma de prazos (deadlines). Em testes mais sofisticados, são estabelecidas relações matemáticas mais complexas entre os parâmetros das tarefas para o escalonamento de sistemas de tempo real, sendo assim, as restrições temporais devem ser mapeadas em termos destes prazos.

Com a sofisticação dos modelos, a análise torna-se mais complexa, demandando mais recursos computacionais e humanos.

(BUTTAZZO, 2008) Realizou teste de escalabilidade que provam geralmente a viabilidade da escala determinando se todas as tarefas do sistema podem ou não ser escalonadas cumprindo todos os prazos individualmente.

Neste contexto, a determinação do tempo de execução no pior caso (Worst Case Execution Time (WCET) é um elemento essencial para a análise de escalabilidade, especialmente em sistemas de tempo real críticos.

Os processadores modernos utilizam técnicas de pipelining, cache de instruções e dados, branch prediction dinâmico, execução fora de ordem, execução especulativa e multithreading de granulação na (instruções de vários threads em execução no pipeline). O comportamento temporal de um software que executa em processador com essas técnicas é difícil de modelar para a análise. Tanto (R. WILHELM, 2008) quanto (STARKE, 2012) analisaram que se pretende fornecer um tempo de execução seguro, mas não extremamente pessimista, o que dificultaria sua utilização pratica. Sistemas de tempo real precisam de previsibilidade temporal e desempenho de pior caso razoável. Para simplificar a análise do sistema e tornar o pior tempo de execução rápido. Nesse artigo será apresentado a aplicação de uma técnica de análise de valor, usada para reconhecer os acessos a memória com o objetivo de determinar sua latência. Este reconhecimento permitirá que a ferramenta de WCET poderá fazer melhores estimativas dos tempos de execução.

II. Analises

Várias técnicas foram desenvolvidas para ter estimativas do tempo de execução, como estimativas dinâmicas e análise estática. Pois a estimativa dinâmica não garante que o maior tempo de execução medido seja o verdadeiro tempo de execução (ALVAREZ, 2013)

A Figura 1. Demonstra um modelo padrão para analise temporal estática de código. Reconstrução do fluxo de controle, analise de valor, analise da microarquitetura, obtenção do pior caminho. Segundo (STARKE, 2012) estas são as quatro técnicas principais para analisar o código. Reconstrução do fluxo de controle faz a analise binaria da tarefa formando o grafo de controle de fluxo. Analise de valor registra o processador que será usado na análise da microarquitetura em conjunto com o modelo hierárquico de memória do sistema. Analise da microarquitetura verifica o tempo de execução de cada instrução do processador. A obtenção do pior caminho analisa todo o sistema e com o estado obtido na análise informa problemas de otimização

Figura 1. Analise temporal estática de código

As estimativas do WCET têm mostrados bons resultados na análise do código de máquina para a implementação da análise de valor concluíram (R. WILHELM, 2008) e (STARKE, 2012).

(HENNESSY, 2013) Usaram um processador que suportava um subconjunto de instruções da ISA MIPS R200 de 32-bits. Em benchmarks onde o fluxo e número de iterações são comportados a analise WCET apresentou resultados do processador e ao fluxo comportado do programa.

A ferramenta desenvolvida pode ser aprimorada para reduzir os resultados pessimistas. Estão sendo estudadas outras formas para diminuir aproximações e o resultado da análise ser o mais próximo