Tài liệu Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS pdf

Do mỗi "hoạt động" có thể được thể hiện bằng một "tâche" độc lập hoặc một "tâche" có mối quan hệ trước sau với một hoặc nhiều "tâches" khác, nên phương pháp thiết kế phải có khả năng tạo

Ngô Khánh Hiếu

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Tổng quan về phương pháp DARTS(1/2)

- Hệ thời gian thực (hay hệ điều khiển) là hệ mà ở đó nhiều "hoạt động"

(activités) có thể được thực hiện đồng thời/song song Do mỗi "hoạt động" có

thể được thể hiện bằng một "tâche" độc lập hoặc một "tâche" có mối quan hệ

trước sau với một hoặc nhiều "tâche(s)" khác, nên phương pháp thiết kế phải

có khả năng tạo ra từ kết quả của quá trình phân tích mô hình các "tâches"

của hệ thời gian thực với các công cụ giúp giải quyết các vấn đề về sự quan

hệ giữa các "tâches"

- Là một phương pháp được đưa ra bởi Hassan Gomaa, phương pháp

DARTS (Design Approach for Real-Time Systems) là một phương pháp thiết

kế các hệ thời gian thực (các hệ điều khiển): nó cung cấp một trình tự giúp

cấu trúc hệ thời gian thực thành các "tâches" song song, cũng như một cơ

chế cho phép định nghĩa mối quan hệ giữa các "tâches"

Ngô Khánh Hiếu

Tổng quan về phương pháp DARTS(2/2)

- Ký hiệu của các phần tử trong các biểu đồ DARTS:

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Một số khái niệm trong phương pháp DARTS(1/4)

- Tâche: trong một biểu đồ DARTS, mỗi "tâche" được thể hiện bằng một hình

bình hành Nó có thể là một trong hai loại sau:

Tâche cứng (Tâche matérielle): đây là một "tâche" có chu

kỳ (được kích hoạt bởi một đồng hồ thời gian thực, Horloge

temps réel – HTR), hoặc là một "tâche" không có chu kỳ

(được kích hoạt bởi ngắt, Interruption, hoặc bởi

"Chien-de-garde" hay "Watch-dog")

Tâche mềm (Tâche logicielle): được hiểu là "tâche" mà sự

vận hành của nó được kích hoạt bởi một "tâche" khác (có

thể là một "tâche" cứng hoặc một "tâche" mềm khác)

"Tâche" mềm sẽ hưởng "rythme" (xung, nhịp) của tâche

kích hoạt nó

Ngô Khánh Hiếu

Một số khái niệm trong phương pháp DARTS(2/4)

- Synchronisation: đây là mối quan hệ trước sau (không có sự trao đổi dữ

liệu) giữa hai "tâches", được gọi lần lượt là "tâche émetteur" và "tâche

récepteur" Trong mối quan hệ này, "tâche émetteur" là "tâche" tạo ra dữ kiện

(événement) để kích hoạt sự vận hành của "tâche récepteur", trong khi đó

"tâche récepteur" lúc đầu sẽ ở trạng thái nghỉ cho đến khi dữ kiện kích hoạt

nó được tạo ra từ "tâche émetteur"

Synchronisation giữa hai tâches

Có rất nhiều công cụ cho phép triển khai

mối quan hệ synchronisation, trong số

này hai công cụ tiêu biểu thường thấy

là: Sémaphore và Evénement

DARTS không cho phép phân biệt giữa

trường hợp có nhớ (mémorisation) và

không có nhớ (non mémorisation) đối

với Evénement

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Một số khái niệm trong phương pháp DARTS(3/4)

- Communication synchrone: đây là mối quan hệ trước sau (có sự trao đổi

dữ liệu) giữa hai "tâches", được gọi lần lượt là "tâche producteur" và "tâche

consommateur" Trong mối quan hệ này, "tâche producteur" là tạo ra và gởi

một dữ liệu (message) đến "tâche consommateur" để kích hoạt "tâche" này

Trong khi đó "tâche consommateur" sẽ "synchrone" với "rythme" của "tâche

producteur"

Trong phương pháp DARTS, mối quan hệ communication synchrone có thể

là một trong các kiểu sau:

+ Communication synchrone faiblement couplée

+ Communication synchrone faiblement couplée à écrasement

+ Communication synchrone fortement couplée

+ Communication synchrone faiblement couplée à prioríté

+ Communication synchrone faiblement couplée multiple de type OU

Ngô Khánh Hiếu

Một số khái niệm trong phương pháp DARTS(4/4)

- Communication asynchrone: đây là một dạng mối quan hệ communication

mà ở đó "rythmes" của "tâche producteur" và "rythmes" của "tâche

consommateur" được bảo toàn

Kiểu trao đổi dữ liệu này thường thấy ở DARTS qua các module dữ liệu với

hai hoạt động trao đổi đặc trưng là "Đọc" và "Nhận"

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Trình tự áp dụng phương pháp DARTS(1/5)

(1) hệ đầu tiên sẽ được phân chia thành các quá trình chức năng

(processus fonctionnels), các dòng dữ liệu sẽ được dùng để giao tiếp

giữa các quá trình chức năng (*)

(*) Biểu đồ dòng dữ liệu thu được giống phương pháp SA

Ngô Khánh Hiếu

Trình tự áp dụng phương pháp DARTS(2/5)

(2) Từ biểu đồ dòng dữ liệu, các "tâches" sẽ được xác định tùy thuộc vào

các "rythmes" của hệ thống

Các nguyên tắc xác định "tâche" từ biểu đồ dòng dữ liệu:

¾ căn cứ vào dòng dữ liệu nhập/xuất

¾ các chức năng đáp ứng trong thời gian tới hạn

¾ các quá trình tính toán

¾ các liên hệ về chức năng giữa các processus

¾ các liên hệ về thời gian giữa các processus (tính đồng thời…)

¾ các quá trình tính toán có chu kỳ

Tại sao phải xác định "tâches" dựa vào "rythmes"?

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Trình tự áp dụng phương pháp DARTS(3/5)

(2) Từ biểu đồ dòng dữ liệu, các "tâches" sẽ được xác định tùy thuộc vào

các "rythmes" của hệ thống (tt)

Ngô Khánh Hiếu

Trình tự áp dụng phương pháp DARTS(4/5)

(3) Xác định các phương thức giao tiếp giữa các "tâches" đã được xác định

ở bước (2)

(4) Các "modules" sẽ được tích hợp vào các

"tâches" tương ứng nếu một "module"

được sử dụng độc quyền bởi một "tâche"

(vd., Device Interface Module – DIM; Data

abstration modules - DAM; State Transition

Modules - STM; Function Driver Modules)

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Trình tự áp dụng phương pháp DARTS(5/5)

State Transition Module (STM) – “Contrôle"

Sơ đồ cấu trúc hệ thống DARTS cho ta một cái nhìn rõ ràng

không chỉ ở khía cạnh tĩnh của hệ (thông qua các "modules"),

mà còn ở khía cạnh động của hệ (thông qua các "tâches")

Ngô Khánh Hiếu

Ưu điểm của phương pháp DARTS

(1) DARTS là một phương pháp thiết kế dựa trên nền tản multitâche

(parallèle) Æ phù hợp cho quá trình phân tích thiết kế trên vi xử lý

(2) DARTS là một phương pháp thiết kế dựa trên nền tản dòng dữ liệu

(l’architecture à flots de données) nên,

¾ phù hợp cho nhiều lĩnh vực khác nhau

¾ phù hợp trong việc giảng dạy các kiến thức nền tản cơ bản liên

quan đến lập trình multitâche

¾ gần với nhiều modèles được sử dụng trong việc phân tích đáp ứng

ràng buộc thời gian của các hệ thời gian thực (validation

temporelle)

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

MAST: công cụ "validation temporelle"

MAST (Modeling and Analysis Suite for Real-Time Application) là một

chương trình mở cho phép thực hiện các phân tích đáp ứng thời gian của

các ứng dụng thời gian thực

Mô hình "Task Interactions" của MAST

Ngô Khánh Hiếu

Điểm bất lợi của phương pháp DARTS

DARTS là một phương pháp thiết kế phù hợp cho các hệ tập trung

(systèmes embarqués centralisés) có quy mô nhỏ, vì vậy trong trường hợp

tính phức tạp của hệ gia tăng, DARTS bộc lộ các vấn đề sau:

(1) bùng nổ trạng thái và bùng nổ chuyển đổi trạng thái

Æ nên sử dụng Statecharts hay một phương pháp khác để mô tả đặc

tính hành xử (l’aspect comportemental) của hệ

(2) xuất hiện yếu tố không xác định (indéterminisme) trong chuyển đổi trạng

thái khi hệ ở một trạng thái xác định

(3) bùng nổ số lượng "tâches"

Æ hướng đến việc sử dụng DARTS trong phương pháp đối tượng

(méthode objet)

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Ứng dụng phương pháp DARTS

Áp dụng phương pháp DARTS để thiết kế hệ thống an toàn của mỏ khoáng

sản, anh/chị hãy đưa ra:

(1) Biểu đồ dòng dữ liệu DARTS của hệ thống an toàn mỏ

(2) Biểu đồ cấu trúc hệ thống DARTS của hệ thống an toàn mỏ

(3) Từ kết quả của câu (2), theo anh/chị hệ thống an toàn mỏ khoáng sản

cần bao nhiêu "rythmes" để hoạt động?

Ngô Khánh Hiếu

Giới thiệu về LabVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) là một

môi trường lập trình của các ứng dụng dựa trên ngôn ngữ G

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

LabVIEW v à phương pháp DARTS (1/6)

Thư viện "Synchronisation" của LabVIEW

Là một ngôn ngữ lập trình đồ họa hỗ trở "mulitâche" và phát triển dựa

trên nền tản dòng dữ liệu, LabVIEW có thể được coi là một công cụ kết

hợp phù hợp của phương pháp DARTS.

(*) các mô hình đưa ra trong bài giảng này được thực hiện trên LabVIEW version 7.1

Ngô Khánh Hiếu

LabVIEW v à phương pháp DARTS (2/6)

(1) Mô hình "tâche" DARTS trong LabVIEW

"Tâche matérielle périodique" của LabVIEW

"Tâche matérielle apériodique" của LabVIEW

"Tâche logicielle" của LabVIEW

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

LabVIEW v à phương pháp DARTS (3/6)

(2) Mô hình "tâche contrôle" DARTS trong LabVIEW

"Tâche contrôle apériodique" của LabVIEW

Ngô Khánh Hiếu

LabVIEW v à phương pháp DARTS (4/6)

(3) Mô hình "Mailbox" DARTS trong LabVIEW

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

LabVIEW v à phương pháp DARTS (5/6)

(4) Mô hình "Synchronisation" DARTS trong LabVIEW

Ngô Khánh Hiếu

LabVIEW v à phương pháp DARTS (6/6)

(5) Mô hình "Module de données" DARTS trong LabVIEW

Các hệ thời gian thực – Phương pháp DARTS

Thư viện DARTSVIEW

DARTSVIEW là thư viện các phần tử của phương pháp DARTS được

thiết kế trên môi trường lập trình đồ họa LabVIEW

Ngô Khánh Hiếu

Ứng dụng DARTSVIEW: "Task Interactions"