Sistemas de tiempo real (página 2)

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SISTEMAS OPERATIVOS DE TIEMPO REAL

Los Sistemas Operativos de tiempo real son la plataforma para establecer un sistema de tiempo real ya que en los SOTR no tiene importancia el usuario, sino los procesos.

Algunos ejemplos de Sistemas Operativos de tiempo real son:

VxWorks,
Solaris, Lyns OS
Spectra

Por lo regular Sistema Operativo de tiempo real suele tener la misma arquitectura que un Sistema Operativo convencional, pero su diferencia radica en que proporciona mayor prioridad a los elementos de control y procesamiento que son utilizados para ejecutar los procesos o tareas.

El SOTR debe ser multitarea y permisible
Un SOTR debe poder asignar prioridades a las tareas
El SOTR debe proporcionar medios de comunicación y sincronización entre tareas
Un SOTR debe poder evitar el problema de inversión de prioridades
El comportamiento temporal del SOTR debe ser conocido

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE TIEMPO REAL

Los sistemas de tiempo real pueden ser de dos tipos, esto es en función de su severidad en el tratamiento de los errores que puedan presentarse:

Sistemas de tiempo real blandos o Soft real-time systems: estos pueden tolerar un exceso en el tiempo de respuesta, con una penalización por el incumplimiento del plazo. Estos sistemas garantizan que las tareas críticas se ejecutan en tiempo. Aquí los datos son almacenados en memorias no volátiles, no utilizan técnicas de memoria virtual ni tiempo compartido, estas técnicas no pueden ser implementadas en hardware.

Sistemas de tiempo real duros o Hard real-time systems: aquí la respuesta fuera de término no tiene valor alguno, y produce la falla del sistema. Estos sistemas tienen menos utilidades que los implementados por hard, por ejemplo no pueden utilizarse para control industrial y robótico. Pero si para multimedia, supervisión de controles industriales y realidad virtual.

MÉTODOS DE DISEÑOS

Cuando se elabora software de tiempo real se deben incorporar una alta calidad.

Al elaborar el software de tiempo real se presentan múltiples problemas como:

Representación de interrupciones y cambio de contexto.
Comunicación y sincronización de tareas.
Grandes variaciones en las tasas de datos.
Requisitos especiales para manejo de errores y recuperación de fallos.
Procesamiento asíncrono.

Para evitar muchos de los problemas que se presentan al elaborar software de tiempo real se han establecido algunos métodos como lo son:

Metodología de flujo de datos.
Metodología de estructura de datos.
Metodología orientada a los objetos.

REQUISITOS TEMPORALES

Tiempo real estricto (hard real-time)

– todas las acciones deben ocurrir dentro del plazo especificado

» Ejemplo: control de vuelo

Tiempo real flexible (soft real-time)

– se pueden perder plazos de vez en cuando

– el valor de la respuesta decrece con el tiempo

» Ejemplo: adquisición de datos

Tiempo real firme (firm real-time)

– se pueden perder plazos ocasionalmente

– una respuesta tardía no tiene valor

» Ejemplo: sistemas multimedia

ESTRUCTURA DE UN STR

CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE TIEMPO REAL

CARACTERÍSTICAS PRIMARIAS	CARACTERÍSTICAS SECUNDARIAS
Procedimiento concurrente	Fiabilidad
Interfaz hardware	Reconfigurabilidad
Tiempo de reacción antes de los eventos	Usabilidad
Arquitectura distribuida	Obligaciones
Bases de datos	Capacidad de evolución

OTRAS CARACTERISTICAS:

DETERMINISMO EN LOS STR

Este término es una parte fundamental en estos sistemas, podría decirse que es una cualidad ya que es la capacidad de determinar con una alta probabilidad, cuanto es el tiempo que tarda una tarea en iniciar, es decir, que los STR necesitan que ciertas tareas se comiencen a ejecutar antes que otras.

RESPONSIVIDAD EN LOS STR:

Este término se basa en el tiempo que tarda una tarea en ejecutarse. La responsividad se enfoca a 3 aspectos los cuales son:

La cantidad de tiempo que tarda iniciar la ejecución de una interrupción
La cantidad de tiempo que se necesita para realizar las tareas que pidió la interrupción.
Los efectos de Interrupciones anidadas.

USUARIOS CONTROLADORES

Todos los el usuario tienen un mejor control de todos los procesos que se ejecutan en el sistema esto es:

Los procesos son capaces de especificar su prioridad
Los procesos son capaces de especificar el manejo de memoria que requiere
Los procesos especifican que derechos tiene sobre el sistema.

CONFIABILIDAD

En los STR la confiabilidad juega un papel muy importante, ya que el sistema no debe de presentar fallos, sino que más aun la calidad del servicio que ofrezca no debe de degradarse más allá de un límite especificado.

El sistema tiene que tener la capacidad de seguir funcionando aunque se presenten grandes catástrofes, o fallos mecánicos. Por lo general una degradación en el servicio en un STR lleva consecuencias catastróficas.

TOLERANCIA A FALLOS

Al hablar de tolerancia a los fallos nos estamos refiriendo a la capacidad de un sistema de conservar la máxima capacidad y los máximos datos posibles en caso de un problema grave que afecte a parte del sistema.

Al referirnos a la tolerancia a los fallos estamos hablando también de la estabilidad ya que un sistema de tiempo real cuando le es imposible cumplir todos los plazos de ejecución de las tareas que tenia asignado en ese momento, el sistema cumple los plazos de las tareas mas criticas y de mayor prioridad que hasta ese momento se estaban ejecutando.

Entonces el sistema debe de fallar de manera que cuando se presente un problema en el sistema conserve gran parte de los datos y capacidades del sistema en la mayor medida posible.

Características concretas:

Se presentan en entornos en donde deben ser aceptados y procesados una gran cantidad de sucesos, donde la mayoría de estos sucesos son externos al sistema computacional, con un tiempo de respuesta inmediato.
Pueden ser utilizados en muchos ámbitos entre los cuales están en control industrial, conmutación telefónica, control de vuelo, simulaciones en tiempo real., aplicaciones militares (entre otras).
Proporciona rápidos tiempos de respuesta.
Capacidad de procesar ráfagas de miles de interrupciones por segundo sin perder un solo suceso.
El proceso que tenga mayor prioridad expropia recursos.
La mayoría de los de procesos son estáticos.
La gestión de archivos se enfoca a velocidad de acceso que a la utilización eficiente del recurso.

APLICACIONES DE LOS STR

Los sistemas de tiempo real pueden tener muchísimas y con el paso del tiempo y el desarrollo de nuevas tecnologías surgen nuevos campos de utilización para estos sistemas.

Las áreas más comunes donde se aplican los servicios de un STR podrían ser:

Las telecomunicaciones
Los sistemas multimedia
El control industrial
La robótica
Los sistemas de aviónica y espaciales
Los ferrocarriles
Automóviles
Electrodomésticos de nueva generación
experimentos científicos
sistemas médicos.

SEGURIDAD EN LOS STR

Gran parte de los sistemas de tiempo real presentan requisitos de seguridad muy complicados, lo que da como resultado que la elaboración o desarrollo de un STR sea más complicada. Esto es que en algunos casos no se puede permitir que ninguna tarea se ejecute fuera del intervalo especificado ni una sola vez.

ENTRADA/SALIDA EN SISTEMAS DE TIEMPO REAL

Cuando el procesamiento en tiempo real esta realizado, es necesario que la interacción con los dispositivos externos sea también acotada en tiempo.

Entonces para establecer la transmisión de datos o información entre el sistema de tiempo real, los sensores y actuadores que conforman al sistema, pueden usarse diversas técnicas de buses de tiempo real, que ofrecen la oportunidad de disponer de sensores inteligentes.

Este tipo de sensores no solo tienen la capacidad de transmitir los datos que se recolectaron, sino también poseen la capacidad de enviar la información del instante que los datos fueron recolectados.

Ejemplos de protocolos de comunicación que utilizan los STR los cuales tienen la capacidad de reducir los tiempos de transmisión son los siguientes:

El protocolo PAR (Positive Acknowledge or Retransmit), Implicit Flow Control, CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), CAN (Control Area Network), Tokenbus, Central Master, y TDMA-TTP.

EJEMPLO QUE PLASMA LA UTILIDAD DE LOS STR

El Problema:

Hoy en día en las empresas, los problemas llegan al Director General cuando ya poco se puede hacer para solucionarlos, ya se trata de una operación con pérdidas, una deuda incobrable o la pérdida de un cliente importante. Es decir, cuando el perjuicio para nuestra empresa, para el cliente o para ambos es inevitable.

La Solución

Ahora bien, que seria si todos los comerciales de la empresa estuviera conectados a un sistema informático en tiempo real que controle todas sus operaciones, autorizando las que cumplan las normas preestablecidas (precios, riesgo, tiempos de entrega, etc.), y reteniendo las que no las cumplan para que sean autorizadas o rechazadas por la persona o personas con atribución para ello, quien recibe inmediatamente un aviso por correo electrónico (un servicio que también puede realizarse mediante mensajes a móviles) en el que se le indica que tiene una operación pendiente de autorizar y los parámetros que han provocado la irregularidad.

Todo esto ya realidad con en nuevo Sistema HERMES, que combina las tecnologías de telefonía móvil e Internet para proporcionar un seguimiento continuo de las operaciones comerciales de la toda empresa.

CONCLUSIONES

Los sistemas de tiempo real (STR) juegan un papel muy importante ya que como todo sistema debe tener la capacidad de satisfacer tareas en un tiempo de respuesta mínimo.

Los STR están presentes en todos los aspectos de nuestra vida diaria como aeronaves, teléfonos móviles, automóviles, entre muchas otras aplicaciones que nos benefician ampliamente.

Se podría también concluir que los sistemas de tiempo real están en constante desarrollo puesto que con los avances tecnológicos se construyen nuevas maquinas que operan en tiempo real y que por consiguiente necesitan tener sistemas controlados por un computador que tenga la capacidad de interactuar con el mundo físico.

Los sistemas de tiempo real básicamente están integrados en un sistema de ingeniería más avanzado el cual realiza funciones de control, por lo que también se les llama sistemas empotrados o embedded systems.

Los sistemas de tiempo real suelen tener un reloj y un timer para verificar los tiempos reales de respuesta del sistema. Se dice que no son términos iguales ya que un reloj le sirve al sistema únicamente para llevar un conteo, en cambio un timer es un dispositivo que cuando llega a un estado determinado tiene la capacidad de notificar que esta pasando, pero uno es el complemento del otro.

BIBLIOGRAFÍAS

Presenta:

Lopez Guel Juan Francisco

Matehuala, S.L.P., México a martes 18 De julio del 2006

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