Diseño De Sistemas Distribuidos

Título: Diseño de sistemas distribuidos

Autor: Enric Martínez Gomáriz

Diseño de software de tiempo real

Las computadoras se utilizan para controlar una amplia variedad de sistemas desde maquinas domesticas sencillas hasta plantas enteras de fabricación. Estas computadoras interactúan directamente con dispositivos hardware. El software de dichos sistemas es software de tiempo real embebido que debe reaccionar a eventos generados por el hardware y emitir señales de control como respuesta a estos eventos. Está embebido en sistemas hardware máquina y debe responder, en tiempo real, a eventos del entorno del sistema.

Los sistemas de tiempo real embebidos son diferentes de otros tipos de sistemas de software. Su correcto funcionamiento depende de que el sistema responda a los eventos dentro de un corto intervalo de tiempo. Se puede definir un sistema de tiempo real como sigue:

Un sistema de tiempo real es un sistema software cuyo correcto funcionamiento depende de los resultados producidos por el mismo y del instante del tiempo en el que se producen estos resultados. Un sistema de tiempo real blando es un sistema cuyo funcionamiento se degrada si los resultados no se producen de acuerdo con los requerimientos temporales especificados. Un sistema de tiempo real duro es un sistema cuyo funcionamiento es incorrecto si los resultados no se producen de acuerdo con la especificación temporal.

Una respuesta a tiempo es un factor importante en todos los sistemas embebidos, pero en algunos casos, no necesita una respuesta rápida. Por ejemplo, el sistema de bombeo de insulina es un sistema embebido. Sin embargo, aunque se necesita comprobar el nivel de glucosa a intervalos periódicos no es necesario responder muy rápidamente a los eventos externos.

Una forma de ver un sistema de tiempo real es como un sistema de estímulo/respuesta. Dando un determinado estimulo de entrada, el sistema debe producir la correspondiente salida. Se puede, por lo tanto, definir el comportamiento de un sistema de tiempo real haciendo una lista de los estímulos recibidos por el sistema, las respuestas asociadas y el tiempo en que dichas respuestas deben producirse.

Los estímulos pueden pertenecer a dos clases:

Estímulos periódicos. Ocurren a intervalos de tiempo predecibles. Por ejemplo, si el sistema debe examinar un sensor cada 50 milisegundos y realizar una acción (respuesta) dependiendo del valor de ese sensor (estímulo).

Estímulos aperiódicos. Ocurren de forma regular. Normalmente son provocados utilizando el mecanismo de interrupciones de la computadora. Un ejemplo de dicho estímulo podría ser una interrupción para indicar que una transferencia de E/S se ha completado y que los datos están disponibles en el búfer.

Los estímulos periódicos en un sistema de tiempo real son generados normalmente por sensores asociados al sistema. Estos proporcionan información sobre el estado del entorno del sistema. Las respuestas son dirigidas a un conjunto de actuadores que controlan algún equipo como una bomba, que influye en el entorno del sistema. Los estímulos aperiódicos pueden generarse por actuadores o por sensores. A menudo indican alguna condición excepcional como un fallo en el hardware, que debe ser manejado por el sistema.

Un sistema de tiempo real tiene que responder a estímulos que ocurren en diferentes instantes de tiempo. Por lo tanto, se tiene que organizar su arquitectura para que, tan pronto como se reciba un estímulo, el control sea transferido al manejador adecuado. Esto no es práctico en programas secuenciales. Por consiguiente, los sistemas de tiempo real se diseñan como un conjunto de procesos concurrentes

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