Guía docente de la asignatura. Programación de Sistemas en Tiempo Real

Transcripción

1 Guía docente de la asignatura Programación de Sistemas en Tiempo Real Titulación: Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Curso

2 Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Materia Módulo Programación de Sistemas en Tiempo Real Informática Industrial Materias específicas Código Titulación Plan de estudios 2010 Centro Tipo Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Obligatoria Periodo lectivo Segundo Cuatrimestre Curso 3º Idioma Castellano ECTS 4,5 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 135 Horario clases teoría Horario clases prácticas Según se especifique en el horario oficial de la E.T.S.I.I. Según se especifique en el horario oficial de la E.T.S.I.I. Aula Lugar Según establezca la E.T.S.I.I. Aulas Informática del Área Lenguajes y Sistemas Informáticos 2. Datos del profesorado Profesor responsable Diego Alonso Cáceres Departamento Tecnologías de la Información y las Comunicaciones Área de conocimiento Lenguajes y Sistemas Informáticos Ubicación del despacho 2ª Planta Antiguo Cuartel de Antiguones, despacho 25 Teléfono Fax Correo electrónico diego.alonso@upct.es URL / WEB Aula Virtual UPCT Horario de atención / Tutorías Según establezca el profesor Ubicación durante las tutorías Despacho del profesor

3 3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación La asignatura Programación de Sistemas en Tiempo Real se centra en la explicación de las características fundamentales de los sistemas de tiempo- real, su diseño y análisis. Un sistema de tiempo- real es aquel sistema informático en el que no sólo es necesario realizar correctamente el cálculo, sino que también tiene que ser realizado en el tiempo estipulado. Los sistemas de tiempo- real se utilizan en todo sistema de control que interactúa con el mundo, como microondas, sistemas de frenado ABS, sistemas de control industriales, etc. El núcleo de la asignatura lo forma la introducción a la programación concurrente o multi- hilo y sus problemas, así como el análisis de planificabilidad. También se profundizan en aspectos más avanzados de la programación en C, como estructuras, punteros, gestión dinámica de memoria, etc. La asignatura se desarrolla con un carácter eminentemente práctico, potenciándose para ello las prácticas en el aula de informática y el trabajo en grupo Ubicación en el plan de estudios La asignatura Programación de Sistemas en Tiempo Real se imparte en el segundo cuatrimestre del tercer curso. Es una asignatura en la que se explican los contenidos básicos de programación concurrente y se amplia el conocimiento del lenguaje C Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional La formación del ingeniero industrial integra las habilidades propias de la ingeniería con los métodos de la matemática y la informática para formular y construir modelos para el diseño, análisis, evaluación y predicción de sistemas. Particularmente, el Ingeniero en Electrónica Industrial y Automática debe ser capaz además de diseñar sistemas informáticos de control y de conocer los problemas asociados a dichos sistemas. El objetivo de la asignatura Programación de Sistemas en Tiempo Real es formar al alumno en la forma de desarrollar dichos sistemas de control, describir los problemas que se le pueden presentar y las formas de solucionarlos. La formación aportada al alumno le capacita para poder extrapolar los conocimientos adquiridos a otras infraestructuras (lenguajes de programación, sistemas operativos, plataformas de desarrollo, etc.), de manera que las competencias adquiridas sean útiles en su desarrollo profesional a medio y largo plazo Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones Es necesario haber superado la asignatura Informática Aplicada, impartida en primer curso, para entender Programación de Sistemas en Tiempo Real y poder realizar las prácticas Medidas especiales previstas Se adoptarán medidas especiales que permitan la integración de alumnos que puedan tener deficiencias visuales utilizando amplificadores de imagen.

4 4. Competencias 4.1. Competencias específicas de la asignatura Conocimiento aplicado de informática industrial y comunicaciones 4.2. Competencias genéricas / transversales COMPETENCIAS INSTRUMENTALES T1.1 Capacidad de análisis y síntesis T1.2 Capacidad de organización y planificación X T1.3 Comunicación oral y escrita en lengua propia T1.4 Comprensión oral y escrita de una lengua extranjera X T1.5 Habilidades básicas computacionales T1.6 Capacidad de gestión de la información X T1.7 Resolución de problemas T1.8 Toma de decisiones COMPETENCIAS PERSONALES T2.1 Capacidad crítica y autocrítica X T2.2 Trabajo en equipo T2.3 Habilidades en las relaciones interpersonales T2.4 Habilidades de trabajo en un equipo interdisciplinar T2.5 Habilidades para comunicarse con expertos en otros campos T2.6 Reconocimiento de la diversidad y la multiculturalidad T2.7 Sensibilidad hacia temas medioambientales T2.8 Compromiso ético COMPETENCIAS SISTÉMICAS X T3.1 Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica X T3.2 Capacidad de aprender T3.3 Adaptación a nuevas situaciones T3.4 Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) T3.5 Liderazgo T3.6 Conocimiento de otras culturas y costumbres X T3.7 Habilidad de realizar trabajo autónomo T3.8 Iniciativa y espíritu emprendedor T3.9 Preocupación por la calidad T3.10 Motivación de logro

5 4.3. Competencias específicas del Título COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DISCIPLINARES E1.1 Conocimiento en las materias básicas matemáticas, física, química, organización de empresas, expresión gráfica e informática, que capaciten al alumno para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías E1.2 Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos E1.3 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial COMPETENCIAS PROFESIONALES E2.1 Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la Ingeniería industrial que tengan por objeto, en el área de la Ingeniería Química, la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización en función de la ley de atribuciones profesionales E2.2 Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento E2.3 Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas E2.4 Capacidad de dirección, organización y planificación en el ámbito de la empresa, y otras instituciones y organizaciones OTRAS COMPETENCIAS E3.1 Experiencia laboral mediante convenios Universidad- Empresa E3.2 Experiencia internacional a través de programas de movilidad

6 4.4. Objetivos del aprendizaje Al finalizar la asignatura el alumno deberá ser capaz de: 1. Describir las características fundamentales de los sistemas de tiempo- real que los diferencian del resto de sistemas informáticos. 2. Describir las formas principales en que se implementan estos sistemas: uso de sistemas operativos y lenguajes de programación. 3. Desarrollar programas en el lenguaje C que utilicen dinámicamente la memoria del sistema y distribuidos en diversos ficheros de código fuente. 4. Describir el funcionamiento del planificador de un sistema operativo y las primitivas de la programación concurrente: procesos y semáforos. 5. Explicar los mecanismos y problemas asociados a la programación concurrente y la compartición de recursos. 6. Desarrollar programas concurrentes en el lenguaje de programación C. 7. Explicar los métodos de planificación existentes para sistemas de tiempo real. 8. Calcular el factor de utilización y los tiempos de respuesta de sistemas de tiempo real y representar cronogramas. 5. Contenidos 5.1. Contenidos según el plan de estudios Programación Orientada a Objetos. Programación Concurrente. Características e Infraestructura de los Sistemas de Tiempo Real. Sistemas operativos y Lenguajes de Programación de tiempo real Programa de teoría UD 1. Introducción a los sistemas de tiempo- real Tema 0. Introducción a la asignatura Tema 1. Introducción a los sistemas de tiempo- real Tema 2. Desarrollo de sistemas de tiempo real: sistemas operativos y lenguajes de programación UD 2. Características avanzadas del lenguaje C: punteros y gestión de memoria Tema 3. Revisión del lenguaje C: tipos de datos, sentencias de control, arrays Tema 4. Revisión del lenguaje C: definición y uso de funciones Tema 5. Tipos datos compuestos: enumerados, uniones y estructuras Tema 6. Punteros y gestión dinámica de memoria Tema 7. Programación orientada a objetos UD 3. Programación concurrente Tema 8. Introducción a la programación concurrente Tema 9. Soporte del sistema operativo a la programación concurrente: planificador, procesos/hilos, semáforos y mútex Tema 10. Programación de hilos con POSIX UD 4. Planificación de sistemas de tiempo- real Tema 11. Planificación en sistemas monotarea: el ejecutivo cíclico Tema 12. Planificación en sistemas concurrentes

7 5.3. Programa de prácticas Sesiones de Aula de Informática: Se desarrollan diez sesiones de aula de informática donde los alumnos además de familiarizarse con el uso de un computador y conocer las herramientas habituales para el desarrollo de programas, sean capaces de resolver y probar con la asistencia del profesor de prácticas pequeños ejemplos guiados. Estos ejemplos tienen la complejidad suficiente para poder ser seguidos sin dificultad al tiempo que refuercen los conocimientos adquiridos en el desarrollo de las clases de pizarra. Las prácticas de laboratorio a desarrollar en la totalidad de sesiones serán: Práctica 1. Recordatorio de C: sentencias de control, arrays y funciones (2 sesiones) Práctica 2. Punteros y gestión dinámica de memoria (2 sesiones) Práctica 3. Programación concurrente con Pthreads ( 5 sesiones) Práctica 4. Planificación de sistemas de tiempo real 5.4. Objetivos de aprendizaje detallados por Unidades Didácticas (opcional) 5.5. Programa resumido en inglés (opcional) U 1. Introduction to real- time systems Lecture 0. Subject introduction Lecture 1. Introduction to real- time systems Lecture 2. Real- time systems development: operating systems and programming languages U 2. Advanced features of the C programming language: pointers and dynamic memory management Lecture 3. Review of the C programming language: datatypes, control sentences and arrays Lecture 4. Review of the C programming language: functions Lecture 5. Composite datatypes: enum, union, and structure Lecture 6. Pointers and dynamic memory management Lecture 7. Object- oriented programming U 3. Concurrent programming Lecture 8. Introduction to concurrent programming Lecture 9. Operating system support to concurrent programming: scheduler, processes and threads, semaphores and mutex Lecture 10. Programming with POSIX Pthreads U 4. Real- time systems scheduling Lecture 11. Cyclic executive scheduling Lecture 12. Concurrent systems scheduling

8 6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas de E/A Actividad Trabajo del profesor Trabajo del estudiante ECTS Clase expositiva utilizando técnicas de Presencial: Toma de apuntes. aprendizaje cooperativo informal de corta 0,4 Planteamiento de dudas. duración. Resolución de dudas planteadas por Clase de teoría los estudiantes. Orientación a los alumnos de los No presencial: Estudio de la recursos documentales y multimedia disponibles 0,8 materia. de soporte al aprendizaje. Clase de problemas Clase de Prácticas. Sesiones de aula de informática Actividades de aprendizaje cooperativo Actividades de evaluación formativa y sumativa Realización de exámenes oficiales Preparación de Trabajos/ Informes en grupo Se resolverán problemas tipo y se analizarán casos prácticos. Se enfatizará el trabajo en plantear métodos de resolución y no en los resultados. Se plantearán problemas y/o casos prácticos similares para que los alumnos lo vayan resolviendo, siendo guiados paso a paso por el profesor. Las sesiones prácticas en el aula de informática son fundamentales para enlazar los contenidos teóricos y prácticos de forma directa. Mediante las sesiones de aula de informática se pretende que los alumnos apliquen los conocimientos de programación desarrollados en la asignatura. Explicación de las prácticas, objetivos, criterios de evaluación, aportación de algunos detalles de implementación, etc. Se propondrán cuestionarios de autoevaluación en el Aul@ Virtual para que los alumnos puedan conocer el estado de su aprendizaje Acorde a la Normativa vigente. El profesor propondrá la realización de dos prácticas puntuables y la exposición de un trabajo de investigación. Estas tres actividades podrán realizarse por parejas y serán anunciadas con antelación suficiente. Presencial: Toma de apuntes y revisión con el compañero. Planteamiento de dudas individualmente o por parejas. No presencial: Resolución de problemas y ejercicios. Presencial: Manejo de los entornos de programación y resolución de problemas. Presencial: Discusión de dudas, generación de soluciones y puesta en común de ideas para resolver el problema planteado. No presencial: realizar los cuestionarios propuestos en el Aul@ Virtual Presencial: Asistencia a la prueba escrita y realización de esta. Presencial: defensa del trabajo en una entrevista personal y presentación del trabajo. No presencial: Búsqueda y síntesis de información. Trabajo en grupo. Elaboración del informe técnico y preparación de la exposición. Desarrollo de competencias en expresión oral y escrita con la presentación de informes de prácticas por los alumnos. 0,2 0,7 0,6 0,1 0,1 0,1 0,1 1,4 4,5

9 7. Evaluación 7.1. Técnicas de evaluación Instrumentos Realización / criterios Ponderación Prueba escrita individual en convocatoria oficial (65 %) Práctica lenguaje C (10%) Práctica concurrencia (15%) Trabajo de investigación (10%) Actividades del Aul@ Virtual (hasta 1 punto adicional) Cuestiones teóricas y/o teórico- prácticas: Entre 3 y 5 cuestiones teóricas simples o aplicadas a los temas desarrollados y ejercicios. Problemas de programación Entre 3 y 4 problemas de media o larga extensión. Se evalúa principalmente la capacidad de aplicar los conocimientos adquiridos a la hora de implementar programas de ordenador. Se propondrá a los alumnos la realización de una práctica voluntaria sobre los aspectos avanzados del lenguaje C que se han visto en clase. Se propondrá a los alumnos la realización de una práctica voluntaria sobre la programación con POSIX Pthreads. Se propondrá a los alumnos la realización de un trabajo de investigación sobre alguno de los temas tratados en clase y su exposición pública. Se propondrá un trabajo final voluntario que el alumno podrá efectuar de manera cooperativa con otro alumno. Este trabajo, junto con la participación en las actividades voluntarias de Moodle constituirán hasta un punto adicional a criterio de los profesores de la asignatura % del examen % del examen 1 punto 1,5 puntos 1 punto Hasta un punto adicional a la nota del examen Competencias genéricas (4.2) evaluadas T1.3, T3.1, T3.2 T1.5, T1.7, T3.2 T1.5, T1.7, T2.2, T3.7 T1.5, T1.7, T2.2, T3.7 T1.3, T2.2, T3.1, T3.7 T3.7 Objetivos de aprendizaje (4.4) evaluados 1, 2, 4, 5, 7 3, 6, 8 3 3, 5, 6 1, 2, 4, 5, 7 1, 2, 4, 5, 7 Observaciones: El APTO en prácticas se consigue con la asistencia de un mínimo del 80% de las sesiones de laboratorio (se admiten hasta 2 faltas sin justificar). El APTO en prácticas NO se guarda para el siguiente curso. Será imprescindible para aprobar la asignatura haber obtenido un APTO en prácticas. Los alumnos NO APTO en prácticas quedarán sujetos a la Normativa vigente de exámenes de la Universidad. Los alumnos que no concurran a las pruebas de evaluación formativa/sumativas tendrán en la prueba escrita individual en convocatoria oficial el 100% de la nota. Es imprescindible obtener una calificación mínima de 4 puntos (sobre 10) en la prueba de la convocatoria oficial para aprobar la asignatura. No se guardará para cursos siguientes la calificación obtenida en ninguna las actividades voluntarias.

10 7.2. Mecanismos de control y seguimiento El seguimiento del aprendizaje se realizará mediante las siguientes actividades: - Los resultados de las pruebas de evaluación sumativas y formativas. - La actitud de los alumnos en las prácticas. - Estadísticas de uso del material multimedia o documental colocado en el Aul@Virtual. - Cuestiones planteadas en clase puntualmente. - El tiempo de resolución de los problemas planteados en el aula de informática. 9. Recursos y bibliografía 9.1. Bibliografía básica - Fundamentos de informática. Programación en C. Pedro M. Alcover Garau. Edita la Universidad Politécnica de Cartagena, Programming with POSIX Threads. David R. Butenhof. Addison- Wesley Professional, Principles of Concurrent and Distributed Programming, Mordechai Ben- Ari. Addison Wesley, Bibliografía complementaria Muy recomendados: El lenguaje de programación C, B. Kernighan y D. Ritchie, Editorial Prentice Hall, Programación Concurrente, Palma Méndez, José T. y otros, Ediciones Paraninfo. S.A., Real Time Systems and Programming Languages, Alan Burns, Andy Wellings. Addison Wesley, Para ampliar conocimientos: Real- Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications, Hermann Kopetz. Springer, Recursos en red y otros recursos Asignatura en Aul@Virtual de la UPCT