Programare în Timp Real

R I I R II

1. Atribute temporale ale proceselor in STR: Procesul – elementul structural de baza al unui STR. Doua caracteristici relevante: importanta procesului ca atare (cat de critic este)-subiectiva, proprietatile tempotale-obiectiva. Procesele pot fi periodice sau aperiodice. Periodice:-activat la momente fixe, regulate de timp. Perioada lui se defineste ca fiind intervalul de timp intre 2 activari consecutive. Aperiodic :-daca procesul este activat de un eveniment particular si prezinta o operatie singulara (one-shot). Atribute temporale ale proceselor: -timpul deadline tdead(proc) – timpul pana la care exec proc-lui trebuie sa se incheie; -timpul de executie tc (proc,x) – nr-ul de unitati de timp necesare din mom in care proc este declansat pana in mom in care se termina pt setul de date de intrare x; -durata minima tmin(proces) – cel mai mic interval de timp necesar terminarii proc-lui; -timpul de exec in cazul cel mai defav tWCET(proces) – cel mai lung timp necesar termiinarii proc in conditii de incarcare max si defectiuni; -timpul jitter = tWCET-tmin; -perioada procesului tPer – intervalul intre 2 activari consecutive ale proc-lui periodic; -timpul de asteptare tW – timpul intre mom incare proc este pregatit si pana intra efectiv in executie. Garantarea deadline-ului pt o tranzactie in TR poate fi realizata in cazul in care tWCET pt toate procesele care sunt parte a tranzactiei sunt cunoscuti dinainte. Pt un process simplu care ruleaza pe un hardware dedicat, fara preemptiune si fara a necesita serviciile s.o.-ului, tWCET depinde de urmatoarele factori: -codul sursa al procesului; -proprietatile codului obiect generat de compilator; -caract hardware pe care ruleaza. Arhitectura uneltlor de evaluare a timpului WCET este insa influentata atat de arhitectura procesorului. In consecinta fiecare unealta de estimare WCET trebuie dedicata unui anumit procesor. Proc moderne sunt optimizate pt performanta medie; caracteristiceile care contribuie la aceasta perform fac insa dificila determinarea perf pt cazul cel mai defav. Evaluarea se real prin crearea unui model al procesorului, care sa include toate caracteristicileacestuia si simularea functionarii acestuia.

R I

1. CONTROLUL OPERATIONAL

2.Calc CONVENTIONALE.setul de istructiuni si modul de adresare, mecanismul intreruperilor

3.ALGORITMI DE PLANIFICARE.Clasificare

4.Algoritmii simpli, nonpreemptivi:FCFS

(Algoritmii simpli, preemptivi: ROUND-ROBIN)

R II

1. Atribute temporale ale proceselor in STR

2.Calculatoare (PROCESOARE) SPECIALIZATE

3.ALGORITMI DE PLANIFICARE.Clasificare

4.Algoritmul RATE-MONOTONIC

R III

1.Tipuri de sist TR.Clasificare.

EVENT TRIGGER vs TIME TRIGGER

2.Cerinte din pct de vedere al STRUCTURII LIMBAJULUI: transmiterea parametrilor si tipizarea

3.ALGORITMI DE PLANIFICARE.Clasificare

4.Algoritmii EDS SI EDL

(Non-preemtivi : 1. Shortest Job First:

Highest-Response-Ratio-Next ,Planificare arbitrara:)

R IV

1.Tipuri de sist TR.Clasificare. HARD vs SOFT

2.Cerinte din pct de vedere al STRUCTURII LIMBAJULUI: tratarea exceptiilor si orientarea

3.ALGORITMI DE PLANIFICARE.Clasificare

4.Algoritmul PRIORITY CEILING

(Predictable Dinamic Scheduling Policy PDSP)

R I R I

1. CONTROLUL OPERATIONAL

-poate fi realizat secvential sau in bucla

Controlul secvenţial implică implementarea secvenţei de acţiuni care trebuie executată în scopul realizării unui anumit produs sau proces. In acest sens, este posibil să apară necesitatea executării în paralel a anumitor secvenţe, în scopul eficientizării procesului. Iniţializarea secvenţei poate fi executată automat, de către calculator (controlul supervizor), sau poată fi lăsată în seama unui operator uman. Avantajul controlului complet automat faţă de utilizarea unui operator conduce la o flexibilitate mai redusă în luarea anumitelor decizii; din acest motiv, de obicei se utilizează o combinaţie între acestea: calculatorul este programat să realizeze operaţiile şi calculele necesare şi să prezinte deciziile (sau o listă de posibilităţi) pentru confirmare unui operator uman.

Sistemele care implică controlul secvenţial pot varia de la dimensiuni foarte reduse (ex. o maşină de spălat automată) la sisteme foarte complexe (pornirea unei turbine în cadrul unei centrale electrice). Totuşi, în multe sisteme de control timp real, controlul secvenţial este combinat cu aşa numitul control în buclă: acesta implică menţinerea unei anumite mărimi din cadrul sistemului la o valoare prestabilită sau urmărirea unui anumit profil prestabilit. (de exemplu, menţinerea unei temperaturi constante, sau variaţia acesteia după o anumită funcţie).

Structura detaliată a unei singure bucle de reglare este următoarea:

SP = set-point-ul = valoarea dorită, prestabilită, pentru mărimea controlată

VA = valoarea actuală a mărimii controlate

E = eroarea=SP-VA

Diferenţa dintre SP şi valoarea actuală VA este utilizată ca valoarea de intrare pentru un algoritm de reglare. Pe baza acesteia, ieşirea algoritmului transmite un semnal corespunzător unui element de execuţie. Există mai multe categorii de algoritmi utilizaţi în procesul de reglare; algoritmii mai performanţi sunt de obicei mai complecşi şi deci, mai lenţi; din acest motiv majoritatea aplicaţiilor de control timp real se bazează pe binecunoscutul algoritm de tip PID, cu diversele variante ale sale.

Algoritmul PID are la bază următoarea ecuaţie matematică:

Ecuaţia este formată din 3 termeni, aşa numiţi proporţional, integral şi derivativ. În cazul în care unul sau mai mulţi din aceşti termeni lipsesc, avem de-a face cu regulatoare de tip P (proporţional), PI (proporţional-integral) , etc.

În concluzie, răspunsul unui regulator pe baza controlului PID este deci dependent de cele trei constante caracteristice : Kp, Ki = 1/Ti şi respectiv Td. Aceste trei constante trebuie să fie modificabile într-un sistem timp real pentru a obţine o ieşire cît mai bună (ideală, mai puţin oscilantă, stabilizată cît mai rapid). Procesul de ajustare a acestor constante se poate simula în prealabil, pentru a determina valorile optime. Acestă operaţie se numeşte acordarea regulatorului (tuning). Un sistem timp real poate conţine multe bucle de reglare, legate între ele în cascadă (mai puţin) sau de sine stătătoare.