Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica. Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.1/15

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1 Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.1/15

2 Sistemi operativi Hardware Firmware Kernel Driver Applicazioni Interfacce Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.2/15

3 Compiti del sistema operativo gestisce le risorse hw/sw del sistema di calcolo processore, memoria, spazio disco, periferiche fornisce alle applicazioni un modo stabile e consistente per interagire con le risorse senza dover conoscere tutti i dettagli implementativi anche all utente! Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.3/15

4 Tipologie di OS Single-user, single task Single-user, multi-tasking Multi-user Real-time Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.4/15

5 Gestione del processore programma, processo, thread, task scheduler batch priorità time-sharing interrupt mascherabilità stack vettore degli interrupt Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.5/15

6 Gestione delle risorse Alcune risorse sono riutilizzabili, ma vi sono di natura seriale Bisogna assicurare: mutua esclusione assenza di deadlock Meccanismo: semaforo Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.6/15

7 Concorrenza Collaborazione tra processi che accedono alle stesse risorse per la realizzazione di compiti complessi. Esempio: produttore/consumatore sincronizzazione azioni asincrone / non determinismo competizione per le risorse comuni cooperazione Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.7/15

8 Concorrenza (2) Meccanismi di comunicazione: Memoria condivisa Scambio di messaggi Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.8/15

9 Sistemi in tempo reale Esecuzione di un compito in tempo reale per tale compito è ben determinata un istante di tempo entro il quale il compito deve essere eseguito (deadline) il sistema che lo esegue è in grado di assicurare il rispetto di questo vincolo correttezza dei calcoli rispetto dei vincoli temporali Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.9/15

10 Sistemi in tempo reale (2) velocità vs. prevedibilità soft real-time vs. hard real-time Esempi: soft real-time Videoregistratore, distribuzione di messaggi, sistema di progettazione; hard real-time Sistema di pilotaggio automatico, sistema di controllo di un impianto nucleare, sistema di controllo di un apparecchiatura medica. Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.10/15

11 Prevedibilità La prevedibilità del sistema è influenzata da diversi fattori: Caratteristiche architetturali della macchina fisica: interrupt, DMA, cache. migliori prestazioni medie del processore peggiore prevedibilità Meccanismi del kernel: algoritmo di scheduling, semafori, gestione delle risorse (memoria e periferiche). Linguaggio di programmazione: costrutti per la gestione esplicita dei vincoli temporali. Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.11/15

12 Scheduler Il meccanismo di scheduling è quello che maggiormente influisce sulla prevedibilità del sistema. I processi possono essere divisi in due categorie: processi periodici processi aperiodici Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.12/15

13 Processi periodici Alcuni processi devono essere periodicamente attivati. Vari algoritmi di scheduling per trattare i processi periodici: Timeline scheduling Rate monotonic Earliest deadline first Deadline monotonic Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.13/15

14 Processi aperiodici gestione immediata gestione in background server a deadline Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.14/15

15 Risorse condivise problema: dell inversione di priorità soluzione: ereditarietà della priorità Sistemi in tempo reale: applicazioni alla robotica p.15/15