Sistemas de tiempo real (página 2)

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:

1. VxWorks,
3. Solaris, Lyns OS
4. 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.

1. El SOTR debe ser multitarea y permisible
2. Un SOTR debe poder
   asignar prioridades a las tareas
3. El SOTR debe proporcionar medios de
   comunicación y sincronización entre
   tareas
4. Un SOTR debe poder evitar el problema de inversión de prioridades
5. 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:

1. Metodología de flujo de datos.
3. Metodología de estructura de
   datos.
4. 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

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:

2. La cantidad de tiempo que tarda iniciar la
   ejecución de una interrupción
3. La cantidad de tiempo que se necesita para realizar
   las tareas que pidió la interrupción.
4. 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:

2. Los procesos son capaces de especificar su
   prioridad
3. Los procesos son capaces de especificar el manejo de
   memoria que
   requiere
4. 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:

1. 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.
2. 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).
3. Proporciona rápidos tiempos de
   respuesta.
4. Capacidad de procesar ráfagas de miles de
   interrupciones por segundo sin perder un solo
   suceso.
5. El proceso que
   tenga mayor prioridad expropia recursos.
6. La mayoría de los de procesos son
   estáticos.
7. 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:

2. Las telecomunicaciones
3. Los sistemas multimedia
4. El control industrial
5. La robótica
6. Los sistemas de aviónica y
   espaciales
7. Los ferrocarriles
8. Automóviles
9. Electrodomésticos de nueva
   generación
10. experimentos científicos
11. 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

2. http://server2.southlink.com.ar
3. http://cum.unex.es
4. http://www.cea-ifac.es
5. http://www.electro.fisica.unlp.edu.ar
6. http://entren.dgsca.unam.mx
7. http://www.itlp.edu.mx
8. http://www.itver.edu.mx
9. http://www.control-systems.net
10. http://www.geocities.com
11. http://iie.fing.edu.uy
12. 
    http://216.239.51.104
13. 
    http://www.isa.uniovi.es

Presenta:

Lopez Guel Juan Francisco

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