Lenguajes para sistemas de tiempo real. Programa de la asignatura

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1 Lenguajes para sistemas de tiempo real Programa de la asignatura Página Web: Máster en computación Curso Profesor: J. Javier Gutiérrez GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 1 FACULTAD 4 DE CIENCIAS Objetivos Conocer los principales lenguajes de programación para el desarrollo de aplicaciones con requisitos de tiempo real Conocer los principales elementos utilizados para programar sistemas de tiempo real - Concurrencia, políticas de planificación, sincronización, gestión del tiempo, etc. Conocer formas de codificar los principales patrones de diseño que son de utilidad en sistemas de tiempo real Ser capaz de programar aplicaciones con requisitos de tiempo real usando primitivas de lenguajes de alto nivel Ser capaz de codificar en estos lenguajes los principales patrones de diseño para sistemas de tiempo real GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 2 Lenguajes para sistemas de tiempo real Lenguajes sin soporte para programación de tiempo real requieren la programación a través de los servicios del sistema operativo, por ejemplo POSIX C/C++ Lenguajes con soporte para programación de tiempo real Ada: soportado por instrucciones del propio lenguaje Java: soportado mediante una API Nos centraremos en Ada GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 3

2 Ada El lenguaje Ada se caracteriza por hacer énfasis en la fiabilidad Es el lenguaje mayoritario en sistemas de seguridad crítica - por ejemplo, aviones, trenes, vehículos espaciales Es uno de los pocos lenguajes que tiene soporte directo para programar sistemas de tiempo real en los sistemas de tiempo real el software debe responder a tiempo a sucesos que ocurren en el mundo real muchos sistemas basados en computador son sistemas de tiempo real - vehículos, robots, televisión y vídeo, telecomunicaciones,... Es un lenguaje moderno que soporta la programación orientada a objetos, la programación concurrente,... GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 4 Java También es un lenguaje moderno que soporta la programación orientada a objetos, la programación concurrente,... Java tiene soporte opcional para sistemas de tiempo real RTSJ: Real-time specification for Java Soporta threads con características de tiempo real planificación por prioridades fijas o EDF Tiene una dificultad importante en la gestión de la memoria La memoria automática de Java no es apta para sistemas de tiempo real; RTSJ define otras formas de gestión de memoria Existe mucho interés en RTSJ pero escasas aplicaciones, aún GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 5 Programa Parte I: Fundamentos de programación en lenguaje Ada Parte II: Programación de tiempo real en Ada Parte III: Patrones básicos de tiempo real GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 6

3 PARTE I: Fundamentos de programación en lenguaje Ada 1.1. Elementos básicos del lenguaje Ada 1.2. Estructuras de datos dinámicas 1.3. Modularidad y programación orientada a objetos 1.4. Tratamiento de errores 1.5. Abstracción de tipos mediante unidades genéricas GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 7 Parte II: Programación de tiempo real en Ada 2.1 Planificación por prioridades 2.2 Sincronización de tiempo real 2.3 Gestión del tiempo 2.4 Gestión de interrupciones 2.5 Planificación jerárquica 2.6 Restricciones y perfil de Ravenscar GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 8 Parte III: Patrones básicos de tiempo real 3.1 Tareas periódicas y aperiódicas 3.2 Esquemas productor/consumidor 3.3 Transacciones lineales GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 9

4 Actividades Clases de teoría Apoyado por el material de la bibliografía Ejercicios Problemas prácticos breves Prácticas Se pedirá el código y un breve informe con los resultados GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 10 Sistemas de evaluación Evaluación continuada de los ejercicios y las prácticas, donde se califica: Haber resuelto la funcionalidad de caso práctico Defensa de la solución propuesta Adecuación de los medios utilizados Originalidad y elegancia de la solución GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 11 Calendario Trabajo autónomo Tema Teoría Ejercicios Prácticas 1. Fundamentos de Programación en lenguaje Ada 2. Programación de tiempo real en Ada Patrones básicos GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 12

5 Bibliografía Básica [1] Alan Burns and Andy Wellings. Real-Time Systems and Programming Languages (Fourth Edition) Ada 2005, Real-Time Java and C/Real-Time POSIX. Addison Wesley Longmain, 2009 [2] S.T. Taft, R.A. Duff, R.L. Brukardt, E. Ploedereder, y P. Leroy (Eds.). "Ada 2005 Reference Manual. Language and Standard Libraries. International Standard ISO/IEC 8652:1995(E) with Technical Corrigendum 1 and Amendment 1". LNCS 4348, Springer, GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 13 Bibliografía complementaria [3] Andrew Wellings. Concurrent and Real-time Programming in Java. John Wiley &Sons, 2004 [4] John Barnes. Programming in ADA Addison Wesley, 2006 [5] Eric J. Bruno, Greg Bollella. Real-Time Java Programming: with Java RTS: With the Java Real-Time System. Prentice Hall, [6] Peter C. Dibble. Real-Time Java Platform Programming. Booksurge Llc; 2 edition (25 Jun 2008) [7] Bruce Powel Douglass. Real Time Design Patterns: Robust Scalable Architecture for Realtime Systems. Addison Wesley; Pap/Cdr edition (3 Oct 2002) GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL J. Javier Gutiérrez 14