Tổng quan về phần mềm trong hệ thống nhúng potx

WCET – Trường hợp xấu nhất trongthời gian thực thi „ WCET – là giới hạn trên trong thời gian thực thi của các công việc trong hệ thống „ Cần thiết cho tất cả các phương thức, nhằm đảm b

Tổng quan về phần

nhúng

Sách tham khảo

(paperback), Springer Verlag, December 2005, ISBN: 0387292373.

Systems Kluwer Academic Publishers, 1997.

Principles of Embedded System Design Morgan Kaufman Publishers, 2000.

Springer Verlag, 1997.

Phát triển phần mềm

WCET – Trường hợp xấu nhất trong

thời gian thực thi

„ WCET – là giới hạn trên trong thời gian

thực thi của các công việc trong hệ thống

„ Cần thiết cho tất cả các phương thức,

nhằm đảm bảo các trạng thái thời gian

của ứng dụng

WCET

- WCET

- WCET’ (gần giới hạn trên)

- Có thể xảy ra worst case

- Tuân theo thời gian thực thi

- Tính tôt nhất trong thời gian thực thi

- Gần giới hạn dưới dành cho best case

- Giới hạn dưới có thể tốt nhất trong thời gian thực thi

Sự hiệu qua của phương thức ở mức

hệ thống

Hệ thống thực Sự đo lường Mô hình hóa Phân tích

… Dành cho phần cứng: cần thiết của tổng hợp phầncứng.

… Dành cho phần mềm: cần phải có máy chương trình, phân tích, sự cần thiết của một mô hình phần cứng

Thời gian thực thi trung bình

„ Mô hình hóa (simulation): dưới các mức độ khác nhautrong phân tích tỉ mỉ có thể nhất của hệ thống, mô phỏngtrạng thái của môi trường

„ Sự mô phỏng (emulation): một phần của hệ thống đượcthay thế bởi phần cứng mô phỏng

„ Sự định hình (profiling): thời gian thực thi được đo trong

hệ thống thực thi thực tế

„ Vấn đề (Problem): trên tổng quát, WCET không thể

được xác định bằng phương pháp dựa trên môi trường,

dữ liệu đầu vào, nó được sử dụng thông qua thời gianthực thi trung bình của toàn hệ thống

Hệ thống điều khiển thời gian thực

„ A/D: analog to digital

„ D/A: digital to analog

Đa xử lý

trực giác các chức năng của hệ thống nhúng.

… Tốc độ đa xử lý

„ Đa phương tiện

„ Tự động

… Đầu ra không đồng bộ

„ Giao diện người sử dụng

„ Hệ thống trao đổi thông tin

Ví dụ: máy điều khiển

Khái niệm đồng thứ tự

triển ES

đồng thứ tự khác

… Khó xác định được vết thực thi từ chương trình

… Không giấu dữ liệu

Phương pháp đồng thứ tự

„ Ví dụ trong mã assembler của ARM

… Tiếp cân theo event trigger

„ Không ưu tiên

„ Ưu tiên – stack

„ Ưu tiên – lập lịch

„ Ưu tiên – đa tiến trình

Hệ thống time trigger (TT)

… Không xảy ra ngắt bởi bộ thời gian

… Bộ lập lịch định trước – không sử dụng thuật toán

… Xác định tại trạng thái run-time

… Tương tác với môi trường thông qua các giao tiếp

Lập lịch TT theo chu kỳ

„ Đặc điểm

… Các tiến trình sau (T2, T3) không thể dự đoán trước khi bắt đầu

… Không xảy ra vấn đề gì trong liên lạc giữa các tiến trình hay sử dụng các tài nguyên, như có một thứ tự tĩnh

Ví dụ về lập lịch TT theo chu kỳ

Lập lịch TT thực thi tuần hoàn

với độ dài f

phân chia thành các luồng tiến trình nhỏ hơn, thì

nó sẽ không phù hợp, khi các trạng thái local

phải phân chia và lưu thành các trạng thái global

Lập lịch TT thực thi tuần hoàn

… Tiến trình thực thi trong một frame

f <= p(k) với mọi k (p – chu kỳ đối với tiến trình k)

… Chu kỳ P tối thiểu phải là tích của tất cả tiến trình p(k)

… Các tiến trình bắt đầu và kết thúc trong khoảng mộtframe

f >= WCET(k) với mọi k

… Giữa các lần cấp phát thời gian và deadline của mọitiến trình, xuất hiện ít nhất một frame

2f – gcd(p(k),f) <= D(k) với mọi k (D(k) – deadline củatiến trình k)

Lược đồ của điều kiện cuối cùng

Ví dụ về lập lịch thực thi tuần hoàn

Lập lịch TT

„ Trong toàn hệ thống TT, cấu trúc điều khiển tạm thời

của mọi tiến trình được thành lập vào khoảng trước hoạtđộng, và được đưa vào trong danh sách đặc tả tiến trình(TDL – Task-Descriptor List), chứa sự lập lịch thực thituần hoàn của mọi hoạt động hệ thống

„ Lịch được lập sẽ cân nhắc các quyền ưu tiên, và các

quan hệ qua lại lẫn nhau giữa các tiến trình

„ Dispatcher (sự gửi) được kích hoạt bởi đồng hồ đồng

bộ Nó sẽ tìm kiếm trong TDL, sau đó thực thi các hànhđộng đã được lên kế hoạch trong khoảng thời gian đó

Ví dụ về lập lịch TT

Kết luận về lập lịch TT

chứng, test và xác thực

động.

Hệ thống Even Trigger (ET)

các sự cố ngắt ngoài

… Tính động và tính thích nghi (dynamic and adaptive)

-sử dụng chia xẻ tài nguyên, bộ đệm

… Tính đảm bảo (guarantees) – trong quá trình run-time hoặc lập lịch ban đầu hệ thống

Lập lịch ET không ưu tiên

„ Cơ chế:

… Đối với mỗi sự kiện, sẽ kích hoạt tiến trình tương ứng

… Sự kiện được phản ánh bởi

Ví dụ về lập lịch ET không ưu tiên

Lập lịch ET không ưu tiên

Lập lịch ET ưu tiên – Stack

„ Tiến trình sẽ được ưu tiên so với tiến trình khác

„ Nếu có sắp xếp của các tiến trình ưu tiên,

có thể sử dụng cơ chế ngăn xếp

Lập lịch ET ưu tiên – Stack (tiếp)

„ Tiến trình phải kết thúc trong thứ tự LILO

„ Chia xẻ tài nguyên phải theo cơ chế bảo mật, như loại bỏ ngắt, sử dụng semaphore

Ví dụ lập lịch ET ưu tiên – Stack

Tiến trình

„ Tiến trình là sự kích hoạt duy nhất của chương trình

„ Tiến trình có trạng thái riêng của nó

tại sẽ được chuyển sang trạng thái mới

Đa tiến trình

„ Mỗi tiến trình được phép chuyển đổi khi gọi hàm

cswitch() (context switch)

„ Sự riêng biệt trong lập lịch để chọn tiến trình kích hoạttiếp theo

„ Lợi ích:

… Dự đoán xảy ra trạng thái chuyển đổi

… Ít lỗi xảy ra khi sử dụng chia xẻ tài nguyên

Ví dụ đa tiến trình

Tính ưu tiên của đa tiến trình

Luồng điều khiển ưu tiên

Bài tập

„ Cho hệ thống thời gian thực với 4 tiến trình được kíchhoạt J1, J2, J3, J4 với thời gian đến và deadline chotheo bảng sau, và hàm lập lịch σ(t) theo sơ đồ sau

Bài tập (tiếp)

„ Hãy xác định

„ Nhận xét tính khả thi của bộ lập lịch?