SISTEMAS OPERATIVOS DE TIEMPO REAL. Prof. Roberto Vignoni Facultad de Ingeniería,UNLP

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1 SISTEMAS OPERATIVOS DE TIEMPO REAL Prof. Roberto Vignoni Facultad de Ingeniería,UNLP 1

2 Programa 1) Introducción a los sistemas operativos Historia y evolución Generalidades 2) Procesos Creación y estados Transición Planificación: Criterios y algoritmos 3) Gestión de memoria Asignación contigua y no contigua Memoria virtual 4) Gestión de Archivos 5) Sistemas operativos de tiempo real Funcionalidades y características Planificación Sincronización Estándares y técnicas de evaluación de funcionamiento 6) Ejemplos de S.O. de Tiempo Real 2

3 Sistemas Operativos Software Programas del Sistema Programas de Aplicación Internet Sist. Contable Juegos Compilad. Editores Interpretes Sistema Operativo Lenguaje de Máquina Microprogramación Dispositivos Físicos Aplicaciones (Modo usuario) (Modo supervisor) Instrucciones - Assembler C.I. Plaquetas, cables, etc. Definición: Sistema manejador de recursos que permite una distribución controlada y ordenada del µp,.memoria, E/S, entre los diversos programas que compiten por ellos. 3

4 Historia Los SO han evolucionado intimamente ligados con la evolución de las computadoras que los utilizan. 1 a Generación ( ) Tubos de vacío - Tableros enchufables Programación en lenguaje absoluto - Cableado Cálculos numéricos directos (Tablas de senos y cosenos) Después de Tarjetas perforadas - Procesos en serie. 2 a Generación ( ) Transistores - Sistemas por lotes - Tarjetas perforadas Programación en Fortran Sist Op. FMS (Fortran Monitor System) IBSYS Sist. Op. de IBM

5 3 a Generación ( ) Circuitos Integrados - Multiprogramación Sistema /360 IBM - Científico y Comercial Bajo tiempo de respuesta de sist. por lotes Tiempo compartido Objetivo Principal Origen de las Instrucci ones Al sist. Op. Multiprogramación Por lotes Maximizar la Utilizacion del µp Instrucciones de control incluidas con el trabajo Tiempo compartido Minimizar el Tiempo de resp. Ordenes dadas desde una terminal CTSS del MIT primer sistema de tiempo compartido sobre IBM 7904 MIT Bell Labs GE MULTICS (Información multiplexada y servicios de computación) 5

6 Si bien fracasó tuvo enorme influencia en sistemas subsiguientes. Fenomenal crecimiento de las minicomputadoras PDP -1 a PDP -11 Brian Kernigan Dennis Ritchie UNICS Creador de C UNIX 4 a Generación ( ) Computadora personal MS-DOS Intel UNIX Motorola y otras (más grandes) 5 a Generación (1990 -? Windows 95 - NT Linux UNIX Sistemas operativos distribuidos 6

7 Procesos Proceso: Es la unidad más pequeña de trabajo, individualmente planificable por un SO. Es un concepto dinámico y se refiere a un programa en ejecución que sufre cambios de estados y atributos. Programa ejecutable: entidad estática que puede dar lugar a uno o varios procesos. 7

8 Creación y terminación de procesos Motivos:» Nuevo trabajo en un proceso por lotes» Conexión interactiva» Creado por el SO para brindar un servicio» Generado por un proceso existente» Terminación normal» Tiempo límite excedido» No hay memoria disponible» Violación de límites de memoria» Fallo de E/S» Intervención del operador o del SO» Terminación del proceso padre 8

9 Desde el punto de vista del SO, los procesos pueden adoptar distintos estados Expropiado Admitir Liberar Nuevo Listo Ejecución Terminado Planificado Suspendido Espera Suceso Nuevo: Proceso recién creado, pero no admitido por el SO como ejecutable Listo o preparado: Posee todos los recursos excepto el procesador En ejecución: Está siendo ejecutado Suspendido o bloqueado: Carece de algunos recursos además del µp Terminado: Ha sido excluido del grupo de los ejecutables 9

10 Bloque de control de proceso (BCP) Creado por el SO cuando un proceso se instala y que sirve como descriptor durante toda la vida del proceso. El BCP incluye todos o algunos de los siguientes campos de información Nombre del proceso Prioridad Estado (listo, en ejecución o suspendido) Estados de hardware (registros, flags) Información de planificación Información de gestión de memoria Estados de E/S (dispositivos asignados, operaciones pendientes) Información de gestión de archivos (abiertos, derechos de acceso) 10

11 Listas de procesos Creadas por el SO» Lista de procesos preparados» Lista de procesos suspendidos Usuario Sistema operativo Px en Ejecución Cambio Suceso de Modo Guarda estados de hardware de Px en BCPx Actualiza estados de Px, datos de planificador, etc. Atiende el suceso.(no se considera parte de la conmutación. Cambio de Modo Py en Ejecución Planifica el siguiente proceso a ejecutar Py Restaura el estado de Hardware de Py Restaura atributos desde BCPy 11

12 Hebras Hilos (Threads) También llamada proceso liviano (light weight process). Son miniprocesos con estados reducidos que comparten recursos tales como memoria y archivos. Cada hebra pertenece exclusivamente a un solo proceso y ninguna hebra puede existir fuera de un proceso. El proceso pasa a ser estático y se convierte en un entorno y propietario de recursos para la ejecución de las hebras. Sistemas que no usan hebras: Tradicionales, pesados, buena protección, bajo rendimiento, UNIX Sistemas con hebras: Livianos, rápidos, poca protección, alto rendimiento, OS/2, Windows NT. 12

13 Planificación Conjunto de políticas y mecanismos del SO que gobiernan el orden en que se ejecutan los procesos. Planificación a largo plazo: Decisión de agregar procesos a la reserva de procesos a ejecutar. Planificación a medio plazo: Decisión de agregar procesos al conjunto de procesos que se encuentran parcial o completamente en memoria. Planificación a corto plazo: Decisión sobre que proceso disponible será ejecutado por el microprocesador. Planificación de E/S: Decisión sobre que solicitud de E/S pendiente, será tratada por un dispositivo disponible. 13

14 Se pueden relacionar las funciones de planificación con el diagrama de transición de estados de un proceso. PLP Nuevo PLP Listo y Suspendido PMP Listo PCP Ejecutando Bloqueado y Suspendido PMP Bloqueado Terminado 14

15 Ejecutando Listo Bloqueado PCP Bloqueado y Suspendido Listo y Suspendido PMP Nuevo PLP Terminado Planificador a largo plazo Determina cuales de los programas son admitidos en el sistema controlando asi el grado de multiprogramacion. Planificador de medio plazo Forma parte de la función de intercambio. Controla las transiciones de suspendido a preparado de los procesos retirados. 15

16 Planificador a corto plazo (dispatcher) Asigna el µp a un proceso entre los preparados residentes en memoria. Se ejecuta cuando un suceso conduce a la interrumpción del proceso en ejecución u ofrece la posibilidad de expulsarlo a favor de otro. Interrupciones basadas en tiempo (Tics de reloj) Interrupciones y terminaciones de E/S Lammadas al sistema operativo Envio y recepción de señales Criterios de Planificación Criterios orientados al usuario - Criterios de rendimiento Tiempo de Respuesta: Para un proceso interactivo, es el intervalo de tiempo transcurrido desde que se emite una solicitud, hasta que se comienza a recibir respuesta. Tiempo de Retorno: Es el intervalo de tiempo transcurrido entre el lanzamiento de un proceso y su finalización. 16

17 Plazo: Si se pueden especificar plazos de terminación de un proceso, se deben considerar la maximización de plazos cumplidos. Criterios orientados al usuario - Otros criterios Pervisibilidad: Un determinado trabajo se debe ejecutar aproximadamente en el mismo tiempo y con el mismo coste, sin importar la carga del sistema. Criterios orientados al sistema - Criterios de rendimiento Productibilidad: Se debe intentar maximizar el número de procesos terminados por unidad de tiempo. Depende de la longitud media de cada proceso, pero también de la técnica de planificación. Utilizacion del Prosesador: Se considera el porcentaje de tiempo que el procesador se mantiene ocupado. 17

18 Criterios orientados al sistema - Otros criterios Equidad: En ausencia de directivas del usuario o del SO, los procesos deben ser tratados de igual forma. Ningún proceso debe sufrir inanición. Prioridades: La planificación debe favorecer a aquellos procesos a los que se haya asignado mayor prioridad. Equilibrios: Se deben mantener ocupados los recursos del sistema Algoritmos de Planificación» Expropiativa» No expropiativa Primero en llegar, primero en ser servido (FCFS) Turno rotatorio (RR Round Robin) Primero el proceso mas corto (SPN, Shortest process Next) 18

19 Menor tiempo restante (SRT, Shortest Remainning Time) Planificación expropiativa basada en prioridades Se utiliza realimentación con múltiples niveles Entrada RQ0 CPU Liberar RQ1 CPU Liberar Liberar RQn CPU 19

20 Gestión de Memoria Se ocupa de asignar memoria física de capacidad finita a los procesos que la solicitan. Separación y protección de espacios de memoria Compartición Se pueden realizar distintea clasificaciones: Asignación Contigua Asignación No Contigua 20

21 Asignación Contigua Cada objeto lógico es colocado en bloques de memoria cuyas direcciones son estrictamente contiguas. Partición Estática: Cuando se inicializa el sistema Inconveniente: Fragmentación interna Partición Dinámica: En respuesta a demandas del usuario Inconveniente: Fragmentación externa 21

22 Esquemas de Gestión Monitor de un solo proceso (PC-DOS) Memoria y Parte residente del SO Procesos transitorios, cargados ejecutados uno por vez. Solo existe protección para el código del SO Registro valla Bits de protección 22

23 Multiproceso - Partición estática Tabla de descripción de particiones (TDP) Nº de Partción Direcc. Base Tamaño Estado 0 0 K 100 K Asig K 300 K Libre K 100 K Asig K 250 K Asig K 250 K Libre Estrategias de Asignación de Particiones Primer Ajuste: Asigna la primera partición libre, lo suficientemente grande para acomodar al proceso. Mejor Ajuste: El SO asigna la partición más pequeña que satisfaga las necesidades del proceso. La elección es según sea necesaria la velocidad de ejecución o la utilización de memoria. 23

24 Situaciones en que el SO no puede asignar una partición: 1 Ninguna partición es lo suficientemente grande. Mensaje de error. Reconfiguración. 2 Todas las particiones están asignadas. Se pospone la carga. Se libera una partición (intercambio). 3 Hay particiones libres pero ninguna es lo suficientemente grande. Se usan las dos opciones anteriores. Intercambio (Swapping) Es el retiro de memoria de los procesos suspendidos o expropiados y su posterior reincorporación. Intercambiador: Proceso del SO encargado de: Seleccionar procesos para retirarlos de memoria Seleccionar procesos para incorporarlos a memoria 24

25 Gestionar y asignar espacio de intercambio. (Funciones de un planificador a medio plazo) Criterios de selección de procesos a ser retirados de memoria. Procesos de baja prioridad Procesos que esperan sucesos lentos Tiempo que el proceso se encuentra instalado en memoria Si han sido ejecutados mientras estaban en memoria Archivo de intercambio: Almacena la imagen dinámica de un proceso retirado. Global: Unico, grande, creado en la inicialización, estático. Dedicados: Pequeños, uno por cada proceso, dinámicos. 25

26 Reubicación: Donde se almacena un proceso que había sido retirado temporariamente. Estática: El programa parcialmente ejecutado y retirado de memoria, es recuperado en la misma partición de la que fue desalojado. Alta complejidad espacial y temporal. Dinámica: Utiliza direcciones virtuales. Se realiza en tiempo de ejecución. Asistencia de hardware para la correspondencia entre direcciones virtuales y espacio físico. 26

27 Compartición La gestión de memoria debe permitir la compartición de datos y código entre procesos cooperativos. Existen tres técnicas básicas: Los objetos compartidos los maneja el SO como llamadas al sistema. Simple, pero se genera un SO grande monolítico y difícil de mantener. Mantener múltiples copias de los objetos compartidos, uno por cada partición de la cooperación. El SO es el encargado de mantener actualizados los datos. Lento y se utiliza mucha memoria. Utilizar particiones de memoria compartidas. Recarga de trabajo al SO. 27

28 Asignación de Memoria Partición Dinámica Algoritmos de selección Primer Ajuste (First Fit). El gestor de memoria busca el primer bloque libre lo suficientemente grande como para alojar la partición. Se comienza a examinar desde la primera posición de memoria. Siguiente Ajuste (Next Fit). Se comienza a examinar la memoria desde la dirección indicada por un puntero que fue guardado donde termino la asignación anterior. Mejor Ajuste (Best Fit). Se recorre toda la memoria libre hasta encontrar el bloque más pequeño que pueda alojar la partición que esta siendo creada. Peor Ajuste (Worst Fit). Siempre se asigna el bloque más grande, siempre que este exceda en tamaño al de la partición a crearse. 28

29 Compactación Cuando la memoria resulta seriamente fragmentada, hay que reubicar alguna o todas las particiones en un extremo de la memoria y asi combinar los huecos para formar una unica area libre grande. Se puede realizar: Siempre que sea posible Solo cuando es necesaria Segmentación Consiste en dividir el espacio de memoria de un proceso, en bloques que puedan ser ubicados en areas no contiguas de memoria. Se realiza la ruptura del espacio de memoria en varias entidades lógicas llamadas segmentos. 29

30 Asignación No Contigua Partes de un objeto lógico pueden estar colocados en áreas no contiguas de memoria física. Existe una correspondencia entre el espacio de direcciones virtuales contiguo y las posiciones de memoria física no contiguas. Paginación La memoria física se divide en una serie de porciones de tamaño fijo denominadas marcos de página. El espacio de direcciones virtuales se divide en bloques de igual tamaño llamados páginas. La asignación de memoria consiste en generar la correspondencia entre páginas virtuales con sus marcos de página físicos, y se realiza a partir de un mecanismo de traducción de direcciones. Como la correspondencia se hace separadamente, los diferentes marcos asignados a un proceso, no necesitan estar en áreas contiguas de memoria física. 30

31 Los métodos de traducción de direcciones se realizan con la ayuda de tablas: (TMP) Tabla de mapa de páginas (TMM) Tabla de mapa de memoria Memoria Virtual Una imagen del espacio de memoria real de un proceso se mantiene en memoria secundaria, trayendo partes de esa imagen a memoria principal, según sea necesario. La memoria virtual permite la ejecución de procesos parcialmente cargados. La memoria virtual, puede considerarse como una extensión de la paginación o de la segmentación o una combinación de ambas. 31

32 La traducción de direcciones se realiza por medio de: Tablas de mapa de páginas Tablas de descriptores de segmentos Ambas 32

33 La gestión de memoria virtual presenta distintas políticas:».política de asignación: Que cantidad de memoria real se asigna a cada proceso activo.».política de acceso: Cuando y que elementos se incorporan desde el almacenamiento secundario a la memoria principal.».política de sustitución: Cuando hay que incorporar un nuevo elemento y no existe memoria real libre, que elemento se desaloja.».política de ubicación: Donde se coloca el elemento nuevo. En general los elementos son traídos a memoria principal cuando en el proceso en ejecución produce una excepción por elemento ausente. Es decir paginación o segmentación por demanda. También se utilizan políticas de prebúsqueda 33

34 La política de ubicación sigue las reglas de la paginación y segmentación. Políticas de Sustitución Si el gestor de memoria no dispone de marcos de página libres cuando se genera una excepcióm por elemento ausente puede:» )Suspender el proceso con elemento faltante hasta que haya espacio suficiente en memoria.» )Desalojar una página para dejarle sitio a la del proceso que lo solicita. Algoritmos de sustitución Primero en entrar, primero en salir (FIFO): Sustituye la página residente que lleve mas tiempo en memoria. Se utiliza una cola de páginas para llevar la cuenta del orden relativo en que se cargan las páginas en memoria. 34

35 Menos recientemente usada, (LRU, Least Recently Used): En la mayoría de los casos mejor que el anterior ya que considera los patrones de comportamiento de los programas. Impone recargo de software y requiere de soporte hardware. Optimo: Algoritmo teórico desarrollado por Belady, requiere conocimiento del comportamiento futuro de los procesos, por lo que no es realizable y se utiliza como referencia en simulaciones. Aproximaciones o Reloj: Dado que el FIFO tiene bajo rendimiento y el LRU es costoso, se utiliza una combinación de ambos conocida como reloj o No Recientemente Usado (NRU) 35

36 GESTION DE ARCHIVOS Servicios brindados por el SO a los usuarios y aplicaciones, relativos al empleo de archivos. Presenta los siguientes objetivos: Cumplir con las necesidades de gestión de datos y con requisitos del usuario. Almacenamiento Recuperar todo Recuperar previo Recuperar uno Borrar uno Actualizar Insertar 36

37 Garantizar dentro de lo posible que los datos sean válidos. Optimizar el rendimiento, desde el punto de vista del sistema: productividad global y desde el punto de vista del usuario: tiempo de respuesta. Ofrecer soporte de entrada/salida para diversos dispositivos de almacenamiento. Minimizar las posibilidades de pérdida o destrucción de datos. Proporcionar soporte de entrada/salida para múltiples usuarios en sistema multiusuario. 37

38 Arquitectura de un sistema de archivos En forma genérica podríamos considerar cinco niveles: Manejadores de dispositivos (Device Drivers): Puede considerarse el nivel más bajo. Se comunican directamente con periféricos o sus controladores. Son responsables de iniciar las operaciones de E/S en un dispositivo (generalmente disco o cinta) y procesar la terminación de una petición de E/S. Sistema de Archivos Básico, o nivel de E/S física. Este nivel maneja bloques de datos que son intercambiados con sistemas de disco o cinta. No comprende la estructura de los datos, solo se encarga de ubicarlos en dispositivos de almacenamiento secundario o intermedio. 38

39 Supervisor Básico de Entrada/Salida: Es responsable de toda iniciación y terminación de toda E/S con archivos. Tiene estructuras de control que se encargan de la E/S con los dispositivos, la planificación y el estado de los archivos. E/S Lógica: Permite a los usuarios y aplicaciones acceder a los registros. A diferencia de l sistema de archivos básico que trabaja con bloques, la E/S lógica lo hace con registros. Método de Acceso: Es el nivel más cercano al usuario. Proporciona una interfaz entre las aplicaciones y los sistemas de archivos y dispositivos que guardan datos. Organización y Acceso a Archivos La mayor parte de las estructuras de archivos empleadas en sistemas reales, se encuadran dentro de alguna de las siguientes categorías o como combinación de ellas. 39

40 Pilas: Es la forma más simple de organización. Los datos se recogen por orden de llegada. Son registros con ráfagas de datos. Pueden tener campos diferentes o similares en distinto orden. Cada campo debe ser autodescriptivo (nombres, valor y longitud). El acceso se hace en forma exhaustiva, para encontrar un registro, es necesario examinar uno por uno hasta ubicarlo. Esta clase de archivos aprovecha bien el espacio, son fáciles de actualizar, pero fuera de usos limitados no se adapta a la mayoría de las aplicaciones. Archivos secuenciales. Es la forma más común de estructura de archivo. Tiene un formato fijo para todos los registros, estos tienen la misma longitud y el mismo número de campos de tamaño fijo y en un orden determinado. 40

41 Un campo particular, generalmente el primero de cada registro, se denomina campo clave e identifica unívocamente al registro. Los registros se almacenan en secuencia por la clave (numérica, alfabética, etc.). La búsqueda secuencial ofrece pobre rendimiento. Archivos secuenciales indexados. Mantienen las características básicas de los archivos secuenciales. Los registros se organizan en una secuencia basada en un campo clave, pero se agregan dos características nuevas que son el índice de archivo, para soportar accesos aleatorios y un archivo de desborde (overflow). 41

42 La estructura más simple, utiliza un solo nivel de indexación. El índice, es un archivo secuencial simple con dos campos: un campo clave similar al del archivo principal y un puntero al archivo principal. Para encontrar un campo específico, se busca en el índice hasta encontrar el valor mayor de la clave, que sea igual o inmediatamente anterior al valor deseado. La búsqueda continua en el archivo principal a partir de la posición indicada por el puntero. Cada registro del archivo principal tiene un campo que resulta invisible para las aplicaciones que es un puntero al archivo de desborde. Cuando se agrega un nuevo registro a un archivo, esto se realiza en el archivo de desborde, pero se actualiza el registro precedente del archivo principal con un índice que apunta al nuevo registro en el archivo de desborde. 42

43 Este tipo de archivo, reduce significativamente el tiempo necesario para acceder a un registro. Se pueden utilizar múltiples niveles de indexación para obtener mayor eficacia en el acceso, aunque complicando al Sist. Op. Archivos Indexados. En este caso no existen los conceptos de secuencialidad y clave única. Los registros son accedidos solo a través de sus índices. No hay restricción en la ubicación de los registros ya que cada uno está apuntado por al menos a un índice. Se pueden utilizar registros de longitud variable. Se suelen utilizar dos tipos de índices, uno exhaustivo y uno parcial. 43

44 Archivos directos o de dispersión. Explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier dirección de memoria conocida. Se requiere de un campo clave en cada registro pero no existe el concepto de ordenamiento secuencial. También utilizan archivos de desborde. 44

45 Directorios y Subdirectorios Son archivos del sistema operativo que contienen información de otros archivos contenidos en ellos, incluyendo atributos, ubicación, propietarios, etc. Gran parte de esta información es gestionada por el sistema operativo. Algunas operaciones relacionadas con los directorios son: Crear Directorio Buscar Borrar Archivo Listar Directorio Etc. Compartición de Archivos Es importante en sistemas multiusuario, y su gestión se realiza teniendo en cuenta los denominados derechos de acceso: 45

46 Ninguno Adición Usuario Específico Conocimiento Actualización Grupos de Usuarios Ejecución Cambio de Protección Todos Lectura Solamente Borrado En casos de compartición de archivos por parte de dos o más usuarios con derechos de acceso similares, el Sist. Op. debe realizar tareas especiales, que consideran los aspectos de exclusión mutua e interbloqueo. 46

47 SISTEMAS OPERATIVOS DE TIEMPO REAL Un proceso o tarea de tiempo real es el que se ejecuta en conexión con algún proceso, función o conjunto de sucesos externos al sistema informático y que debe cumplir uno o más plazos para interactuar en forma correcta y eficiente con el entorno exterior. Podemos decir que el procesamiento en tiempo real, es un tipo de procesamiento en el que la exactitud del sistema no depende solo del resultado lógico de un cálculo, sino también del instante en que se produzca este resultado. Algunas aplicaciones de tiempo real incluyen: control de procesos, robótica, control de tráfico aéreo, sistemas de control y mando de aviones, satélites, etc. 47

48 Dado que los sucesos y por ende la atención de los mismos se produce en tiempo real, es posible hacer una clasificación en función del plazo asociado a una tarea en particular. Tarea rígida de tiempo real: Debe cumplir un plazo, en caso contrario se producirán daños o error fatal en el sistema. Tarea flexible de tiempo real: Tiene un plazo de ejecución asociado, que es conveniente pero no obligatorio y aunque haya vencido el plazo, todavía tiene sentido planificar y completar la tarea. Otra característica de las tareas de tiempo real es que pueden ser: Aperiódica: es recurrente pero no a intervalos regulares. Por ejemplo la llegada de un avión al espacio aéreo de un controlador. Periódicas: el estímulo o suceso ocurre de manera regular cada T segundos, como el procesador de un TV que recibe un cuadro cada 1/60 de segundo. 48

49 Esporádicos (inesperados): por ejemplo el sobrecalentamiento de un dispositivo. Los SOTR se pueden caracterizar por presentar requisitos especiales en las siguientes áreas: Determinismo: Un sistema es determinista cuando realiza operaciones en intervalos de tiempo predeterminados. Si existen varios procesos que compiten por los recursos y por el tiempo del procesador, ningún sistema será completamente determinista. Hasta donde un sistema puede satisfacer las peticiones en forma determinista, depende de la velocidad con que pueda responder a las interrupciones y si el sistema posee los recursos para gestionar todas las peticiones en el tiempo exigido. Sensibilidad: El determinismo se refiere al tiempo que tarda un SO en reconocer una interrupción. La sensibilidad tiene en cuenta el tiempo que tarda en dar servicio a la interrupción. 49

50 Existen tres características importantes a tener en cuenta: 1.- La cantidad de tiempo necesario para iniciar la gestión de la interrupción y comenzar la ejecución de su rutina de tratamiento (ISR, Interrupt Service Routine) 2.- La cantidad de tiempo necesario para ejecutar la ISR depende generalmente de la plataforma de hardware. 3.- El efecto de anidamiento de las interrupciones. El servicio será mas lento si una ISR puede ser interrumpida por otra interrupción. El determinismo y la sensibilidad forman conjuntamente el tiempo de respuesta a sucesos externos. Este tiempo es critico en SOTR. 50

51 Fiabilidad: Es mucho más importante en SOTR. Un fallo transitorio en un SO común, puede solucionarse reiniciando el sistema. El fallo de un procesador en sistemas multiprocesadores, reduce el nivel de servicio. En un SOTR, las perdidas o degradaciones del rendimiento pueden tener consecuencias catastróficas. Tolerancia a fallas: es una característica que hace referencia a la capacidad de un sistema de mantener máximas posibilidades de trabajo y máxima cantidad de datos posibles en caso de fallo. Un SOTR intentará corregir el problema o minimizar sus efectos mientras continua la ejecución. Un aspecto importante de la tolerancia a fallos es la estabilidad. Un SOTR es estable si en los casos en que es imposible cumplir con todos los plazos de ejecución de las tareas, el sistema si cumplirá con las tareas más críticas y de mayor prioridad, aun cuando no se cumplan los de algunas tareas menos críticas. 51

52 Para cumplir los requisitos anteriores, los SOTR incluyen las siguientes características: Pequeño tamaño (con una mínima funcionalidad asociada) Cambios de contexto rápidos Capacidad para responder rápidamente a interrupciones externas Multitarea con herramientas de comunicación entre procesos, como semáforos y señales Uso de archivos secuenciales para almacenar datos a alta velocidad Planificación expropiativa basada en prioridades Reducción de los intervalos en los que están deshabilitadas las interrupciones Alarmas especiales y temporizadores 52

53 El corazón de un SOTR es el planificador de corto plazo. En el diseño de tales planificadores, no es importante la equidad ni el tiempo medio de respuesta. Lo que resulta importante es que todas las tareas rígidas de tiempo real comiencen y acaben en su plazo y que la mayor cantidad de tareas flexibles también sean ejecutadas. Planificación en tiempo real En el estudio de los algoritmos de planificación de tiempo real, se observa que los métodos de planificación dependen de: )Si el sistema lleva a cabo un análisis de planificación )En caso afirmativo si se realiza en forma estática o dinámica )Si el resultado del análisis genera un plan con respecto al cual se expiden las tareas durante la ejecución. 53

54 En base a las consideraciones anteriores se pueden identificar las siguientes clases de algoritmos: Métodos con tablas estáticas: Realizan un análisis estático de las planificaciones posibles. El resultado del análisis es un plan que determina, durante la ejecución, cuando debe comenzar o terminar la ejecución de una tarea. Es aplicable a tareas periódicas. Los datos iniciales son: Tiempo periódico de llegada Tiempo de ejecución Plazo periódico de finalización Prioridad relativa de cada tarea El planificador intenta trazar un plan que le permita cumplir las exigencias de todas las tareas periódicas. Es un método predecible e inflexible, ya que cualquier cambio de exigencia en una tarea, requiere un nuevo plan. 54

55 Métodos apropiativos con propiedades estáticas: También se realiza un análisis estático, pero no se traza ningún plan. En cambio, se usa dicho análisis para asignar prioridades a tareas, con lo que se puede usar un planificador apropiativo con prioridades convencional. En este caso la asignación de prioridades se encuentra relacionada con las restricciones de tiempo asociadas a cada tarea. Métodos dinámicos de planificación: Se determina la viavilidad durante la ejecución (dinámicamente), en vez de antes de empezar la ejecución (estáticamente). Se acepta una nueva tarea para ejecutar solo si es factible cumplir con sus restricciones de tiempo. 55

56 Métodos dinámicos de mejor resultado: No se realiza ningún análisis de viavilidad, ya que las tareas son generalmente aperiódicas. El sistema intenta cumplir todos los plazos y abandona cualquier proceso ya iniciado y cuyo plazo no se haya cumplido. Es la técnica utilizada en la mayoría de los SOTR en la actualidad. Cuando llega una tarea, el sistema le asigna una prioridad en función de sus características. Se emplea normalmente algún tipo de planificador por plazos. En general se desconoce si se va a cumplir una restricción de tiempo hasta que vence el plazo o la tarea concluya. Esta es la mayor desventaja, aunque son fáciles de implementar. 56

57 Planificación por plazos En las aplicaciones de tiempo real, generalmente no preocupa la velocidad absoluta, sino completar y/o iniciar las tareas en el momento mas apropiado, ni antes ni después, a pesar de las peticiones dinámicas de los recursos, sobrecarga de proceso y fallos de hardware y software. Para mejorar el diseño y rendimiento de un SOTR, se debería disponer de la siguiente información: Plazo de comienzo: Instante en que la tarea debe comenzar. Plazo de finalización: Instante en que la tarea debe terminar. Generalmente las aplicaciones de tiempo real tienen plazo de comienzo o plazo de finalización, pero no ambos. 57

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