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• Doris Chamorro

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UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE SISTEMAS

DESARROLLO DE SISTEMAS EN TIEMPO REAL I

INFORMACION GENERAL

• • • • • • II

Curso Código Ciclo: Créditos Horas Área :

Desarrollo de Sistemas en Tiempo Real S - 1001 X 4 5 (3 HT/2HP) Ingeniería de Sistemas

INTRODUCCION

• •

III

: : : : : :

Proponer fundamentos de las técnicas y herramientas para el desarrollo de sistemas en tiempo real. Aplicar integralmente los principios para el desarrollo de los sistemas en tiempo real. Elaborar y esquematizar los principales campos de aplicación, como las comunicaciones, satélites, control de procesos, etc.

LOGRO DEL CURSO Al finalizar el curso el participante podrá aplicar aspectos importantes de la ingeniería de software:

• •

• •

IV

Capacidad para identificar la problemática básica del desarrollo de software para sistemas en tiempo real. Capacidad de afrontar el diseño e implementación de sistemas en tiempo real de pequeño y mediano tamaño con la tecnología existente en la actualidad. Fortalecer la capacidad de diseñar estructuras mas complejas como es el desarrollo de sistemas en tiempo real. Capacidad para formular técnicas de simulación y de modelización para análisis de sistemas en tiempo real.

UNIDADES DE APRENDIZAJE UNIDAD DE APRENDIZAJE 1

SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

PAGINA (1 )

- Introducción a los conceptos básicos y terminología del desarrollo de los Sistemas en Tiempo Real. INFORMACIÓN HABILIDADES ACTITUDES Introducción a los • Habilidad en el uso • Motivar al alumno la conceptos y de los conceptos para importancia del terminología de los el desarrollo de los desarrollo de los Sistemas en sistemas en tiempo Sistemas en Tiempo Tiempo Real. real Real. • Habilidad para • Reconocer y identificar los conceptualizar la principales pasos que terminología básica de se desarrollan en un los Sistemas en sistema en tiempo real. Tiempo Real. • Comprender la importancia de los sistemas en Tiempo Real para la industria.

SEMANA

1-4

UNIDAD DE APRENDIZAJE 2 - Introducción al ámbito de la Gestión de Planificación, teniendo énfasis en el Hardware y Software a utilizarse en el desarrollo de los Sistemas en Tiempo Real. INFORMACIÓN HABILIDADES ACTITUDES Enfoque de la • Identificar la • Valorar la gestión de importancia de la importancia de planificación de los planificación teniendo conocer el desarrollo Sistemas en tiempo en cuenta el HW y SW de los Sistemas en real, los procesos, y los procesos en un Tiempo Real. los threads, etc. Sistema de Tiempo • Capacidad para Real. gestionar, analizar y • Identificar las diseñar el desarrollo de ventajas y desventajas los sistemas en tiempo de los procesos y los real. Threads.

SEMANA

5-8

UNIDAD DE APRENDIZAJE 3 - Enfoque de la Sincronización y comunicación de los componentes de un Sistema en Tiempo Real. INFORMACIÓN HABILIDADES ACTITUDES Funcionalidad de la • Identificar la • Valorar la sincronización y importancia que tiene importancia que tiene comunicación de la sincronización y la sincronización y los componen-tes comunicación de los comunicación de los en Desarrollo de componentes en el componentes en el

SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

SEMANA 9 – 12

PAGINA (2 )

un Sistema en Tiempo Real y las funciones POSIX.

desarrollo de los desarrollo de un sistemas en tiempo sistema en tiempo real. real. • Capacidad para • Aplicar y diseñar las aplicar las funciones funciones POSIX POSIX

UNIDAD DE APRENDIZAJE 4

-

Funcionalidad de los relojes de tiempo y el diseño de un sistema en tiempo real, el cual será plasmado mediante un ejemplo práctico. INFORMACIÓN HABILIDADES ACTITUDES Funcionalidad de • Identificar la • Capacidad para los relojes de importancia que tiene desarrollar un Sistema tiempo real, diseño el factor tiempo en los en tiempo real. de un sistema en Sistemas en Tiempo • Destacar la tiempo real y Real. importancia del desarrollo de un • Conocer mediante Desarrollo de un sistema simulador una aplicación práctica Sistema en tiempo como caso práctico la importancia del real. de un Sistema en Desarrollo de un Tiempo Real. Sistema en Tiempo Real.

SEMANA

13 - 16

V PROGRAMACION DE CLASES Y EVALUACIONES

Semana

1

Evaluación

TP1

Sesión Introducción a los Sistemas en Tiempo Real. • Definiciones de Tiempo Real • Características - Predecibilidad • Restricciones de un Sistema en Tiempo Real • Tipos de Tareas y Garantías • Utilidad y Efectividad de un Sistema en Tiempo Real.

SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

Fecha

Recuperación

17/08/09 al 22/08/09

PAGINA (3 )

NO

2

3

4

5

TP2

TP3

TP4

TP5

Planificación del desarrollo de un Sistema en Tiempo Real • Proceso de Planificación • Caracterización de la aplicación • Tipos de Planificación • Sistemas de Tiempo Real Críticos y No Críticos • Aplicaciones de los Sistemas en Tiempo Real • Sistemas Embebidos y sus características • Consideraciones y dificultades Programación de Sistemas en Tiempo Real • Solución Cíclica y Concurrente • Lenguajes de Programación de STR • Ambiente y Herramientas de Diseño de STR • Sistemas Operativos de Tiempo Real • Componentes de un STR • Características del SO – TR • Base de Datos en Tiempo Real • Comunicaciones en Tiempo Real • Proceso de diseño de los STR • Modelo de un STR Aplicaciones de Sistemas en Tiempo Real • Elementos de un STR • Arquitectura de un STR • HW y SW para manejo de Tiempo Real • Componentes el ejecutivo de Tiempo Real • Prioridad de Procesos • Servicio de Interrupciones • Servicio de Procesos periódicos • Administrador de procesos • Despachador de procesos Planificación del desarrollo de un Sistema en Tiempo real • Introducción • Metodología y desarrollo • Ejemplo de funcionamiento • Planificabilidad del sistema • Aplicación del protocolo a los algoritmos de planificación • Cálculo de la velocidad de ejecución del procesador • Comparativa entre los algoritmos • Caso real: Caso de control automático

24/08/09 al 29/08/09

NO

31/09/09 al 05/09/09

NO

07/09/09 al 12/09/09

NO

14/09/09 al 19/09/09

NO

PRIMERA PRACTICA CALIFICADA

SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

PAGINA (4 )

6

7

8

9

TP6

TP7

TP8

EP

Sistemas Tiempo Real / Sistemas Empotrados. • Entorno de un SITR: Metodología Orientada a Objetos • Sistema empotrado (“embedded system”) • STR Estrictos/ No Estrictos • Tolerancia a Fallos • STR Eventos / Tiempo • Ejemplos de STR • Características de un STR • Concurrencia • Diseño de STR y los Lenguajes de Programación Procesos y Threads • Procesos : Definición y propiedades • Sistemas operativos multitarea • Lenguajes de programación • Estados de un proceso • El Bloque de Control de Proceso (PCB) • Creación y Terminación de Procesos • Cambio de Contexto • Ventajas de trabajar con Threads • Inconvenientes de trabajar con Threads • Modelos de Control con Threads Planificación • Colas de planificación • Estructura de la planificación • El despachador (Dispatcher) • Algoritmos de planificación • Planificación por prioridades • Turno rotatorio o Round Robin • Planificación con clases de prioridades • Ejemplo de funcionamiento • Aplicación del protocolo a los algoritmos de planificación • Cálculo de la velocidad de ejecución del procesador • Caso real: Caso de control automático

EXAMEN PARCIAL

SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

21/09/09 al 26/09/09

NO

28/09/09 al 03/10/09

NO

05/10/09 al 10/10/09

NO

12/10/09 al 17/10/09

NO

PAGINA (5 )

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TP9

TP10

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TP12

Sincronización y Comunicación • Ejemplo : Productor – Consumidor • Problema de la sección critica • Semáforos • Construcciones Lingüísticas • Comunicación entre procesos • Características del enlace • Comunicación directa e indirecta • Comunicación Cliente servidor • Comunicación sincronía y asíncrona Funciones POSIX I • Introducción • Programación de sistemas concurrentes • Llamadas al Sistema • Gestión de Procesos en POSIX • Llamada al sistema fork • Llamadas al sistema getpid y getppid Funciones POSIX II • Threads POSIX • Gestión básica de threads • Llamadas para gestión de Threads • Atributos de los Pthreads • Conceptos de planificación en Unix • Planificación de threads Relojes de Tiempo Real • Tiempo real / tiempo de reloj • Tiempo denso / tiempo disperso • Relojes ideales / Relojes reales • Métricas de tiempo • Sistemas de relojes • Requisitos Temporales • Medida del paso del tiempo • Reloj calendario • Retardos relativos y absolutos • Retardo efectivo y limites temporales (timeouts) • Temporizadores SEGUNDA PRACTICA CALIFICADA

SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

19/10/09 al 24/10/09

NO

26/10/09 al 31/11/09

NO

02/11/09 al 07/11/09

NO

09/11/09 al 14/11/09

NO

PAGINA (6 )

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15

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TP13

TP14

TP15

Diseño de STR • Introducción • Modularización “Information Hiding” (Parnas) • Aspectos Específicos del Diseño para Tiempo Real • Diseño Estructurado (Ward/Mellor) • Ejemplo: Embotelladora Comunicación y Sincronización entre Tareas • Sección Crítica y Exclusión Mutua • Sincronización de Tareas – Deadlocks (condiciones necesarias) – Livelocks – Capacidades límite • Exclusión Mutua – Sin utilizar primitivas de sincronización: “Busy Waiting” – Semáforos – Monitores • Intercambio de mensajes • Problemas Clásicos de Sincronización Presentación de un Simulador • Caso Práctico de Simulación del comportamiento del protocolo IP, especialmente el tratamiento de los datagramas y encaminamiento de los mismos por una red, evaluando carga, rendimiento, etc. El desarrollo de este software se ha implementado en JAVA.

16/11/09 al 21/11/09

NO

23/11/09 al 28/11/09

NO

30/11/09 al 05/12/09

EF

EXAMEN FINAL

07/12/09 al 12/12/09

ER

EXAMEN DE SUSTITUTORIO Y REZAGADOS

28/12/09 al 06/01/10

VI. METODOLOGÍA El desarrollo de la asignatura se basará en clases teóricas y prácticas de laboratorio. En las prácticas de laboratorio se implementarán y analizarán distintos sistemas de tiempo real que permitan aplicar los conocimientos adquiridos en las clases teóricas. Al final del cuatrimestre se desarrollará un sistema de tiempo real completo en el que se utilizarán de forma conjunta las técnicas y herramientas estudiadas durante el curso. SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

PAGINA (7 )

NO

NO

VII. EVALUACIÓN PF

=

1PC1 + 2EP + 2PC2 + 2TP 10

+ 3EF

Leyenda PF PC EP TP EF

= = = = =

Promedio Final Práctica Calificada Examen Parcial Trabajos Prácticos y Exposición Examen Final

VIII. BIBLIOGRAFÍA DEL CURSO. Autor • Alan BURNS y Andy WELLINGS

Titulo • Sistemas de Tiempo Real y Lenguajes de Programación

• BURNS, ALAN

• Sistemas de Tiempo Real y Lenguajes de Programación

• BURNS, ALAN

• ADA

• BARNE S JOHN

• Programming in Ada 95 • Real-Time Systems : Specification, Verification and Analysis

• JOSEPH , MATHAI

Concurrency in

SILABO: DESAROROLLO DE SISTEMAS EM TIEMPO REAL

Edición Adisson Wesley Iberoamericana España 3º Edición Adisson Wesley Iberoamericana 3º Edición Cambridge University Press. 2º Edición

Año 2003

2001 2000

Adisson Wesley

2001

Kluwer Academic Publishers

1996

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