5_2_princípios de programação em tempo real_tempo de resposta ii

7/25/2019 5_2_Princpios de Programao Em Tempo Real_tempo de Resposta II

1/86

Princpios de programao em temporeal:

escalonamento de tempo real e tempo de resposta II

Arthur de Miranda Neto

1


2/86

Caracterizao

O comportamento correto de um sistema de temporeal, portanto, no depende s da integridade dosresultados obtidos (correo lgica ou correctness)mas tambm dos valores de tempo em ue soproduzidos (correo temporal ou timeliness)!

"


3/86

Outros!!!conceitos b#sicos

$


4/86

!!!

%mbora apresentem mecanismos para implementarescalonamentos dirigidos a prioridades, essasprioridades nunca re&etem as restri'es temporaisdenidas para essas aplica'es!


5/86

%mbora apresentem mecanismos para implementarescalonamentos dirigidos a prioridades, essasprioridades nunca re&etem as restri'es temporaisdenidas para essas aplica'es!

*e consideramos esses aspectos de construo, temporeal pode ser visto inicialmente como um problemaintrnseco de programao concorrente!

+

!!!


6/86

are-as!!!outros conceitos b#sicos

.


7/86

/

Conceitos 0#sicos

Comportamento temporal de uma tare-a descrito pela

u#drupla

representa o tempo de computao da tare-aComputation time o tempo de computao de uma tare-a o tempo necess#rio para a e2ecuo completa da tare-a!

iT

),,,( iiii DPCJ

iC


8/86

3

Conceitos 0#sicos

o per4odo da tare-a!

iT

iP

Comportamento temporal de uma tare-a descrito pela

u#drupla ),,,( iiii DPCJ


9/86

5

Conceitos 0#sicos

Cada ativao da tare-a peridica denida a partirde tempos absolutos

Tempo de chegada (arrival time) o tempo de c6egadade uma tare-a o instante em ue o escalonador tomacon6ecimento de uma ativao dessa tare-a!

),,,( iiii DPCJ

ia


10/86

17

Conceitos 0#sicos

Tempo de liberao o tempo de liberao de umatare-a coincide com o instante de sua incluso na la de8ronto para e2ecutar!

),,,( iiii DPCJ

ir



11/86

11

Conceitos 0#sicos

Tempo de incio (start time) esse tempo correpondeao instante de in4cio do processamento da tare-a emuma ativao!

),,,( iiii DPCJ

ist



12/86

1"

Conceitos 0#sicos

Tempo de trmino (completion time) o instantede tempo em ue se completa a e2ecuo da tare-a naativao!

),,,( iiii DPCJ

ict



13/86

1$

Conceitos 0#sicos

eadline absoluto!

),,,( iiii DPCJ

id



14/86

1

Conceitos 0#sicos

o release 9itters da tare-a ue, de certa maneira, correponde apior situao de liberao da tare-a!

),,,( iiii DPCJ

iJ



15/86

1+

Conceitos 0#sicos

o release 9itters da tare-a ue, de certa maneira, correponde apior situao de liberao da tare-a!

:ependendo do modelo de tare-as assumido, o tempo de liberao pode ou no

coincidir com o tempo de c6egada da tare-a!

Tempo de liberao o tempo de liberao de uma tare-a coincide com oinstante de sua incluso na la de 8ronto para e2ecutar!

Tempo de chegada o tempo de c6egada de uma tare-a o instante em ueo escalonador toma con6ecimento de uma ativao dessa tare-a!

iJ

ir

ia


16/86

este de %scalonabilidade

1.


17/86


estes de escalonabilidade so importantes no processo deescalonamento de tare-as de tempo real no sentido dedeterminar se um con!unto de tare"as escalon#$el,ou se9a, se e2iste para esse con9unto de tare-as uma escalarealiz#vel!

1/


18/86


13

; utilizao de um processador (U) d# a medida daocupao do mesmo por um con9unto de tare-as

onde m on


19/86

%scalonamento de tare-asperidicas

15


20/86

%scalonamento de tare-as peridicas

"7

;o se considerar aplica%es de tempo real, de umamaneira geral, as atividades envolvidas nessasaplica'es se caracteri&am basicamente pelocomportamento peri'dico de suas a%es!


21/86

"1

;o se considerar aplica'es de tempo real, de umamaneira geral, as atividades envolvidas nessasaplica'es se caracterizam basicamente pelocomportamento peridico de suas a'es!

As caractersticas de tare"as peri'dicas uedeterminam o con6ecimento a priori dos tempos dec6egada e, por conseu=ncia, a carga computacionaldo sistema, permitem ue se obten6a garantias emtempo de pro!eto sobre a escalonabilidade de um

con!unto de tare"as peri'dicas!



22/86

""

O escalonamento de tare"as peri'dicas discutido em esuemas dirigidos aprioridades!



23/86

"$

O escalonamento de tare-as peridicas discutido emesuemas dirigidos a prioridades!

>estes esuemas de escalonamento as prioridadesatribudas s tare"as do con!unto so deri$adas

de suas restri%es temporais, e no de atributosoutros como a import?ncia ou grau de conabilidadedas tare-as!



24/86


deadline menor ue o per4odo

"


25/86

:eadline menor ue o per4odo

"+

;ssume tare-as com deadlines menores aos seusper4odos

)( ii PD


26/86


".


%st# -undamentado no conceito tempo de resposta!

)( ii PD


27/86


"/


%st# -undamentado no conceito tempo de resposta!

O tempo de resposta m#2imo de uma tare-a o tempotranscorrido entre a c6egada e o trmino de suae2ecuo, considerando a m#ima inter"er*ncia+ue a tare"a pode so"rer de outras tare"as demaior ou igual prioridade!

)( ii PD


28/86


"3

8ara o c#lculo do tempo de resposta m#2imo de umatare-a necess#rio ue se dena uma 9anela de tempo

iR


29/86


"5


ue corresponda ao intervalo de tempo m#2imo

transcorrido da liberao de uma tare-a

at o trmino de sua e2ecuo!

iT

iR


30/86


$7


ue corresponda ao intervalo de tempo m#2imo

transcorrido da liberao de uma tare-a

at o trmino de sua e2ecuo!

>estas condi'es, o tempo de resposta m#2imo

+=)(ihpj

jii ICR

iT

iR


31/86


$1

onde o con9unto de prioridades maior ue

+= )(ihpj jii ICR

)(ihpj


32/86


$"


a inter-er=ncia ue a tare-a pode so-rer de umatare-a de prioridade maior, durante a largura de

+= )(ihpj jii ICR

)(ihpj i

jI iT

jT iR


33/86


$$


a inter-er=ncia ue a tare-a pode so-rer de umatare-a de prioridade maior, durante a largura de

;ssim, a inter-er=ncia calculada por

+= )(ihpj jii ICR

)(ihpj i

jI

j

j

ij C

P

RI .

=

jI iT

jT iR


34/86


$

; e2presso do tempo de resposta pode ser reescritacomo

j

ihpj j

iii C

P

RCR .

)(

+=


35/86


$+

; e2presso do tempo de resposta pode ser reescrita

como

@todo iterativo

j

ihpj j

iii C

P

RCR .

)(

+=

j

ihpj j

n

ii

n

i CP

R

CR .)(

1

+

+=


36/86


$.

Importante: o mtodo no con$erge +uanto autili&ao do con!unto de tare"as "or maior +ue,--./

j

ihpj j

ni

i

n

i CP

RCR .

)(

1

+

+=


37/86


$/

:eadline @onotAnico (:@) este modelo de tare-as denetare-as peridicas independentes!

;ssume deadlines relativos menores ou iguais aosper4odos das tare-as

; pol4tica :@ dene uma atribuio de prioridades onde

j

ihpj j

ni

i

n

i CP

RCR .

)(

1

+

+=

)( ii PD

CBA TTT


38/86


deadline menor ue o per4odo

%studo de Caso B

$3


39/86

%studo de caso B

$5

; tare-a , por ser mais priorit#ria, no so-reinter-er=ncia das demais e seu tempo de resposta dadopor

AT

2== AA CR

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.


40/86

%studo de caso B

7

eva em considerao a condio de partida

; tare-a , por ser mais priorit#ria, no so-reinter-er=ncia das demais e seu tempo de resposta dadopor

ii CR =0

AT

2== AA CR

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.


41/86

%studo de caso B

1

escalon#vel porue seu tempo de resposta m#2imo menor ue seu deadline relativoAT

6=AD

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.


42/86

%studo de caso B

"

O c#lculo de , ao contr#rio, envolve mais passosdevido a inter-er=ncia ue so-re de !

;plicando

emos, condio de partida

BRBT AT

20 == BB CR

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.

j

ihpj j

n

ii

n

i C

P

RCR .

)(

1

+

+=


43/86

%studo de caso B

$


;plicando

BR

20 == BB CR

42.

10

221 =

+=BR

BT AT

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.

j

ihpj j

n

ii

n

i C

P

RCR .

)(

1

+

+=


44/86

%studo de caso B


;plicando

1uno teto:

{ }xnnx =min42.

10

221 =

+=BR

BRBT AT

20 == BB CR

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.

j

ihpj j

n

ii

n

i C

P

RCR .

)(

1

+

+=


45/86

%studo de caso B

+


;plicando

1uno teto:1

10

2=

42.

10

221 =

+=BR

BRBT AT

20 == BB CR

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.

j

ihpj j

n

ii

n

i C

P

RCR .

)(

1

+

+=


46/86

%studo de caso B

.


;plicando

42.

10

221 =

+=BR 42.

10

422 =

+=BR

BRBT AT

20 == BB CR

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.

j

ihpj j

n

ii

n

i C

P

RCR .

)(

1

+

+=


47/86

%studo de caso B

/


;plicando

apresenta sendo tambm escalon#velBT

BB DR 4=BR

BRBT AT

j

ihpj j

n

ii

n

i C

P

RCR .

)(

1

+

+=

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.


48/86

%studo de caso B

3

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.

O tempo de envolve as inter-er=ncia de e emCR BTAT CT

80 == CC CR

122.10

8

2.10

8

8

1

=

+

+=CR

162.10

122.

10

1282 =

+

+=CR


49/86

%studo de caso B

5

; tare-a escalon#vel apresentando um tempo deresposta (1. unidades de tempo) no limite m#2imo parao seu deadline relativo

162.10

162.

10

1683 =

+

+=CR

CT

)( CC DR =

Tare"as

peri'dicas

0i Pi i

are-a ; " 17 .

are-a 0 " 17 3

are-a C 3 "7 1.

CR BTAT CTO tempo de envolve as inter-er=ncia de e em


50/86

%scalonadores ativados por tempo

%studo de Caso BB

+7


51/86


;t aui as tare-as -oram assumidas como peridicas eeram liberadas sempre no in4cio de cada per4odo!

+1


52/86


Contudo, isto nem sempre corresponde a uma 6iptese

realista!

+"



53/86

;t aui as tare-as -oram assumidas como peridicaseram liberadas sempre no in4cio de cada per4odo!


realista!

%scalonadores ativados por tempo podem ser -onte deatraso na liberao de tare-as!

+$



54/86



realista!

%scalonadores ativados por tempo podem ser -onte deatraso na liberao de tare-as!

%sses atrasos podem ser e2pressados no pior casocomo release 9itters

+


J


55/86

;o se considerar uma 9anela o limite m#2imo dasocorr=ncias de nesse intervalo, temDse

++


iW

jT

j

i

P

W


56/86


8orm, ao se assumir ue uma inst?ncia de anteriorao in4cio de e2perimenta um atraso m#2imona sua liberao,

+.


iW

jT

j

i

P

W

jT

iW jJ


57/86


8orm, ao se assumir ue uma inst?ncia de anteriorao in4cio de e2perimenta um atraso m#2imona sua liberao,

determinando a inter-er=ncia dessa inst?ncia sobreassociada com , o n


58/86

>este caso

+3


j

ihpj j

ji

ii CP

JWCW .

)(

++=


59/86

>este caso

o intervalo entre a liberao e o trmino de !

+5


j

ihpj j

ji

ii CP

JWCW .

)(

++=

iW iT


60/86

>este caso


Para o c#lculo do tempo de resposta m#imo

.7


j

ihpj j

ji

ii CP

JWCW .

)(

++=

iW iT

iR


61/86

>este caso



correspondendo ao intervalo de tempo entre a c6egadae o trmino da inst?ncia da tare-a

.1


j

ihpj j

ji

ii CP

JWCW .

)(

++=

iW iT

iR

iT


62/86

>este caso



correspondendo ao intervalo de tempo entre a c6egadae o trmino da inst?ncia da tare-a

necess#rio ue se considere tambm o atrasom#imo por na sua liberao

."


j

ihpj j

ji

ii CP

JWCW .

)(

++=

iW iT

iR

iT

iT

iii

JWR +=

%studo de caso BB


63/86

%studo de caso BB

.$

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

%studo de caso BB


64/86

.

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

:uas atividades e1T ),,( 432 TTT

%studo de caso BB

%studo de caso BB


65/86

.+

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

:uas atividades e

;s rela'es de preced=ncia para a segunda atividade

1T ),,( 432 TTT

%studo de caso BB

2

432 TTT

%studo de caso BB


66/86

..

8ol4tica :ealdline @onotAnico

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

:uas atividades e


1T ),,( 432 TTT

)( ii PD

%studo de caso BB

2

432 TTT

%studo de caso BB


67/86

./

8ol4tica :ealdline @onotAnico

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

:uas atividades e


O modelo coloca as atividades como s4ncronas, o ueimplica em tratar preced=ncias como release 9itters!

1T ),,( 432 TTT

)( ii PD

%studo de caso BB

2

432 TTT

%studo de caso BB


68/86

.3

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Como as tare-as possuem deadlines relativos

menores ue seus respectivos per4odos, a $eri3caode escalonabilidade pode ser "eita

e o tempo de resposta

)( ii PD

j

ihpj j

ji

ii CP

JWCW .

)(

++=

iii JWR +=

%studo de caso BB

%studo de caso BB


69/86

.5

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

; tare-a embora mais priorit#ria no inter-ere come porue ambas so liberadas aps a sua ativao!

; in&u=ncia de sobre estas duas tare-as se d#somente na -orma de 9itter!

2T 3T4T

2T

%studo de caso BB

%studo de caso BB


70/86

/7

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Tare"a ,

%studo de caso BB

%studo de caso BB


71/86

/1

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

priorit#ria e no so-re inter-er=ncia de outrastare-as!

*eu tempo de resposta dado por seu tempo decomputao acrescentado pelo 9itter

condio de partida

1T

11111 =+= JCR

ii CR =0

%studo de caso BB

%studo de caso BB


72/86

/"

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Tare"a 4

%studo de caso BB

%studo de caso BB


73/86

/$

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

so-re inter-er=ncia s da tare-a e o seu tempo deresposta m#2imo calculado

condio de partida

2T

1020

2 ==CW

ii CR =0

1T

%studo de caso BB

%studo de caso BB


74/86

/

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

mtodo iterati$o

1uno teto:

1020

2 ==CW jihpj jji

ii CP

JWCW .

)(

++=

2010.40

1101012 =

++=W

{ }xnnx =min2010.1101

2

=+=W

%studo de caso BB


2T 1T

%studo de caso BB


75/86

/+

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

mtodo iterati$o

1020

2 ==CW jihpj jji

ii CP

JWCW .

)(

++=

2010.40

1101012 =

++=W

%studo de caso BB


2T 1T

2010.

40

1201022 =

++=W

%studo de caso BB


76/86

/.

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Com e 202=W 32=J

iii JWR +=

233202 =+=R

%studo de caso BB

%studo de caso BB


77/86

//

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Tare"a 5

%studo de caso BB

%studo de caso BB


78/86

/3

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

so-re inter-er=ncia s da tare-a e um 9itter poruesua liberao depende da concluso de

3T 1T

530

3 == CW

%studo de caso BB

condio de partidaii CR =

0

)( 232 RJT =

%studo de caso BB


79/86

/5

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

1510.40

15513 =

++=W

530

3 ==CW

1510.

40

115523 =

++=W

s udo de caso

mtodo iterati$o

j

ihpj j

ji

ii CP

JWCW .)(

++=

so-re inter-er=ncia s da tare-a e um 9itter poruesua liberao depende da concluso de

3T 1T)( 232 RJT =

%studo de caso BB


80/86

37

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Com e 153=W 233=J

iii JWR +=

3823153

=+=R

)( 232 RJT =

%studo de caso BB


81/86

31

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Tare"a 6

%studo de caso BB


82/86

3"

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

so-re inter-er=ncia de e e um 9itter de4T )( 242 RJT =1T104

0

4 ==CW3T

condio de partidaii CR =0

%studo de caso BB


83/86

3$

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

1040

4 ==CW4T )( 242 RJT =1T 3T so-re inter-er=ncia de e e um 9itter de

j

ihpj j

ji

ii C

P

JWCW .

)(

++=

mtodoiterati$o

255.80

231010.

40

110101

4

=

++

++=W

%studo de caso BB


84/86

3

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

1040

4 ==CW4T )( 242 RJT =1T 3T so-re inter-er=ncia de e e um 9itter de

255.80

231010.

40

110101

4

=

++

++=W

255.80

232510.

40

1251024 =

++

++=W

%studo de caso BB


85/86

3+

Tare"as 2i 0i Pi i

are-a 1 1 17 7 7

are-a " $ 17 37 "+

are-a $ D + 37 7

are-a D 17 37 37 1

"

$

Com e

7sta tare"a tem o pior tempo de resposta/

254=W 234=J

iii JWR +=

4823254 =+=

R

)( 242 RJT =

8e"er*ncias


86/86

6ttpEEFFF!das!u-sc!brEGromulo6ttpEEFFF!Fin!tue!nlEG9o6anlEeducE"B>"7ED%HoIine!pd-

5_2_princípios de programação em tempo real_tempo de resposta ii

Documents