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Programmation temps-réel

Cours 1 et 2

Introduction et ordonnancement

Isabelle PUAUT / Rémi COZOT

Université de Rennes I

PTR - 2006-2007 2

Applications temps-réel embarquées

Systèmes en interactionavec l'environnement physique

Contraintes de tempsà satisfaire

La date de livraison d'un résultat est un critère de correction autant que la valeur du résultat elle-même

Systèmes dédiés (non généralistes)

Matériel (processeur, DSP, FPGA, ASICs, capteurs, actionneurs)

Logiciel

Contraintes industrielles

Systèmes embarqués : contraintes de poids, taille, consommation énergétiques, coût, surface

Time-to-market

Sûreté de fonctionnement

PTR - 2006-2007 3

Notion de contraintes de temps

Définition

Limite quantifiée(en rapport avec le temps réel)sur le temps séparant deux événements Ex : échéance de terminaison au plus tard (deadline)

Source des contraintes de temps

Délai de réaction du système avant dysfonctionnement plus ou moins grave Stabilité du processus physique contrôlé (ex: pendule inversé)

PTR - 2006-2007 4

Exemples de contraintes de temps

Échéance de terminaison

au plus tôt ou au plus tard (deadline)

Cohérence entre instants

de production des résultats

Ex : synchronisation son-image

Cadence de production des sorties

Ex : régularité de présentation des

images max min

Fenêtre autorisée

ES2 max maxmin

PTR - 2006-2007 5

Classes de systèmes temps-réel

Temps-réel strict/dur(hard real-time) : le non

respect d'une contrainte de temps a des conséquences graves(humaines, économiques,

écologiques) : besoin de garanties

Temps-réel souple/mou(soft real-time) : on peut tolérer le non respect occasionnel d'une contrainte de temps (garanties probabilistes)

PTR - 2006-2007 6

Mauvaises interprétations de la notion de

temps-réel " Real-time is not real-fast » ou " rien ne sert de courir, il faut partir à point »

Aller vite n'est pas l'objectif recherché

PTR - 2006-2007 7

Systèmes temps-réel

Domaines d'application (1/2)

Electronique grand public

Caméras numériques,

appareils photo numérique

Multimédia, téléphonie

•décodeurs vidéo •téléphones portable •PDA •consoles de jeu

PTR - 2006-2007 8

Systèmes temps-réel

Domaines d'application (2/2)

Automobile

Systèmes anti-blocage

de freins, contrôle moteur, informatique de confort

Contrôle de procédés industriels

Avionique et spatial

Périphériques informatique

FAX imprimantes

PTR - 2006-2007 9

Systèmes temps-réel

Exemple : automobile

Evolutions des fonctions

logicielles dans l'automobile (C. Balle, Journée Illiatech, octobre 2001)Système antiblocage (ABS) (site Web motorola : www.motorola.com)

0100200300400500600

SafraneLaguna

1Laguna

Boitiers

Fonctions

PTR - 2006-2007 10

Contraintes pour la réalisation d'applications

temps-réel (1/2)

Contraintes de temps

Choix de l'ordre d'exécution des fonctions important •Ordonnancement des calculs

Déterminisme d'exécution (predictability)

•On doit connaître pour tousles calculs effectués (application, OS) leur temps de calculde manière sûre (non sous-estimée) Validation des contraintes de temps à partir de la charge de travail •Tests pas toujours suffisants (exhaustivité) •Modèle du système et de la charge : analyse d'ordonnançabilité

PTR - 2006-2007 11

Contraintes pour la réalisation d'applications

temps-réel (2/2)

Sûreté de fonctionnement : qualité des

développements (lisibilité, maintenabilité)

Environnement de conception (UML-RT)

Langage de programmation adapté : langage de

haut niveau •Assembleur rapide, mais non portable, difficile de vérifier les contraintes de temps (pas assez structuré) •Langages de plus haut niveau (ex: Ada)

PTR - 2006-2007 12

Niveaux d'approche pour la conception

d'applications (temps-réel)

Cahier des chargesNature du travail

Solution fonctionnelleSpécificationsConnaissances requises définition d'une solution fonctionnelleConception d'application

Implantation des applications

Conception et implantation

d'exécutifs Solution d'implantation• Compréhension du modèle de description • Mécanismes disponibles (OS, langage tel Ada)•Conception multitâche •Modèle de description (UML-RT) •Mécanismes à fournir •Possibilités du matériel •Principes et techniques du multitâches

Solution complète

(matériel et logiciel)

PTR - 2006-2007 13

Plan du cours / TD

Ordonnancement des calculs et vérification

d'ordonnançabilité (bases " théoriques »)

Programmation temps-réel

Programmation

•Ada95 pour le temps-réel •Environnements d'exécution temps-réel

Modélisation et spécifications

•UML et ses extensions pour le temps-réel

Remarques

Programmation temps-réel asynchrone seulement

Partie ordonnancement indépendante d'un

environnement d'exécution particulier

PTR - 2006-2007 14

Plan des TPs

Créneaux 1 et 2

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