Introduction aux systèmes Temps Réel. M1 UEF5 Systèmes embarqués

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1 Introduction aux systèmes Temps Réel M1 UEF5 Systèmes embarqués

2 Plan : I. Introduction II. Mécanismes Fondamentaux III. Maîtrise du temps IV. Temps réel et industrie

3 I. Introduction 1. Qu'est ce que le temps réel? 2. Propriétés 3. Exemples d'applications 4. Limite des systèmes classiques pour le temps réel

4 I.1 Qu'est ce que le temps réel? Types de systèmes informatiques : Systèmes transformationnels (calcul scientifique, gestion de BD) les données sont disponibles au lancement les instants de productions des résultats ne sont pas contraints Systèmes interactifs (systèmes transactionnels ou outils bureautiques) les résultats dépendent de données produites par l'environnement les instants de production respectent des valeurs statistiques (souvent peu contraints)

5 I.1 Qu'est ce que le temps réel? Types de systèmes informatiques : Systèmes temps réel ou systèmes réactifs: Systèmes embarqués Systèmes où l'intervention humaine est limitée (voire absente) Résultats entièrement conditionnés par l'environnement connecté Les instants de production dépendent de la dynamique du procédé (environnement + traitement) Les instants de production sont fortement contraints (survie du système)

6 I.1 Qu'est ce que le temps réel? Validité d'un programme TR Outre la correction algorithmique le temps intervient dans la validité du programme: le temps de réaction doit être adapté aux événements externes (crucial pour les systèmes embarqués) Le programme doit pouvoir fonctionner en continu en maintenant sa capacité à traiter le flux de données d'entrée les temps de calculs sont connus (estimés) et peuvent être utilisés dans une analyse de réactivité Valider un système temps réel c'est démontrer rigoureusement que le système a le comportement spécifié

7 I.1 Qu'est ce que le temps réel? Définition (1): Le comportement d'un système informatique est qualifié de «temps réel» lorsqu'il est assujetti à l'évolution d'un procédé qui lui est connecté et qu'il doit piloter ou suivre en réagissant à tous ses changements d'états. Groupe CNRS sur la problématique temps réel 1988

8 I.1 Qu'est ce que le temps réel? Définition (2): Un système temps réel est défini comme un système dont le comportement dépend : De l'exactitude des traitements effectuées Du temps où les résultats sont produits Un retard = le fait de rater une échéance = erreur du système.

9 Exemple : tâche périodique

10 Exemple : tâche périodique

11 Exemple : tâche périodique

12 Exemple : tâche périodique

13 Temps réel dur et lâche : Si le retard d' un traitement = exception (traitement spécifique en cas d'erreur) : on parle d'échéance dure, et il s'agit d'une défaillance Si le retard ne provoque pas d'exception: échéance lâche Un système dont aucune échéance ne doit être dépassée: Temps réel dur (hard real time) Si un dépassement occasionnel ne met pas en danger le système : temps réel lâche, ou mou (soft real time)

14 Temps réel critique : Terminologie qui met l'accent sur les conséquences d'une défaillance du système et concerne la sûreté de fonctionnement Le système est critique si : Il y a des conséquences humaines en cas de défaillance (contrôle aérien, centrales nucléaires, etc...) Le coût financier d'une défaillance du système est d'ordre supérieur à celui du système. (exploration spatiale, etc...)

15 Système et environnement : Système : ensemble d' «activités» correspondant à un où plusieurs traitements effectués en séquence ou en concurrence. Les traitements communiquent éventuellement entre eux. Le système est en interaction avec son environnement Modélisation simple : [1 n] processeurs + périphériques (capteurs, actionneurs) Les capteurs : collecte des signaux (évènements) émis par l'environnement Prélèvement de l'état fugitif de l'environnement (mesures) Les actionneurs effectuent les réactions du système

16 Système et environnement : Interaction système environnement : A des moments déterminés par une référence de temps interne au système : système pilotés par le temps (time driven system), programmée pour exécuter les actions/lectures à intervalles réguliers fixés par un timer (fonctionnement séquentiel) = systèmes synchrones A des moments déterminés par l'environnement lui même: il attend les sollicitations et réagit à celles ci: système piloté par les évènements (event driven system) = systèmes asynchrones Un système temps réel est composé d'un système contrôlé et d'un système contrôleur

17

18 I.2 Propriétés Prévisibilité Déterminisme Fiablité

19 Prévisibilité Conception afin que les performances soient définies dans le pire des cas Permet de déterminer à l'avance si un système va respecter ses contraintes temporelles Nécessite un bonne connaissance des paramètres liés aux calculs des activités = déterminisme

20 Déterminisme Enlever toute incertitude (= conserver la prévisibilité) Sur le comportement des activités individuelles Sur le comportement des activités groupées dans le contexte d'exécution (+ordonnancement) Sources de non déterminisme : Charge de calculs (variations des durées d'exécution des activités) Entrées sorties (temps de réaction, durée des communications) Interruptions (temps de réaction du système) Fautes et exceptions matérielles ou logicielles = Fiabilité

21 Fiabilité Intervention humaine directe difficile (syst temps réel embarqués) Conception tolérante aux fautes, pour garantir le comportement du système et de ses composants (prévisibilité => déterminisme => fiabilité) Temps de réaction cruciaux : conception de système dédiés

22 Compromis hardware/software Capacités, propriétés natives (rapidité), fiabilité du hardware Mémoire, cpu, com Poids des différents traitements pour mener à bien une tâche donnée Algo, complexité Gestion du hardware pour permettre l'execution des traitements (noyau temps réel) ordonnancement, gestion de la mémoire, préemption, etc...

23 I.3 Exemples Logiciel de contrôle d'un Combiné GSM: Embarqué Gestion des opérations de la couche physique Émission, réception, mesure des niveaux de réception, etc... Gestion des procédures logiques Localisation, mesures de qualité du lien radio, Gestion de la conversation IHM Relais entre deux reseaux Redaction, navigation, etc...

24 Système de Video conférence sur réseau local Numérisation du signal video Reseau Séquence de 30 images/s Compression Accès, envoi, réception

25 Robot Autonome Robot type mars explorer: Aller du point A au point B sans être bloqué Navigation évitement d'obstacle Contrainte importantes car il en découle la «survie» de la mission : le robot ne doit pas rester bloqué échantillonnage des capteurs de proximité Vitesse de déplacement Architecture de subsomption pour ordonnancer navigation et évitement d'obstacles

26 I.3 Limites des systèmes classiques: Ordonnancement: temps partagé Gestion des entrées sorties et des interruptions sous optimales Gestion de la mémoire virtuelle très souple : engendre des fluctuations des temps d'exécution des activités d'un système Résolution temporelle pas assez fine

27 Plan : I. Introduction II. Mécanismes Fondamentaux III. Maîtrise du temps IV. Systèmes Temps Réel

28 II. Mécanismes Fondamentaux Idée générale : revoir les mécanismes fondamentaux d'un OS classique pour comprendre les origines de la latence d'un système. Latence : Délai global de bout en bout entre le changement d'état dans un environnent et la réaction correspondante en sortie du système

29 II. Mécanismes Fondamentaux Il s'agit d'un délai composite qui comprend : Les délais de scrutation du système Les délais dus à l'os Les délais du calcul applicatif Les délais de transmission du message

30 II. Mécanismes Fondamentaux Il s'agit d'un délai composite qui comprend : Les délais de scrutation du système Les délais dus à l'os Les délais du calcul applicatif Les délais de transmission du message

31 II. Mécanismes Fondamentaux Il s'agit d'un délai composite qui comprend : Les délais de scrutation du système Les délais dus à l'os Les délais du calcul applicatif Les délais de transmission du message Gigue sur la latence : Décrit l'incertitude sur la latence Problèmes d'accès aux ressources ordonnancement

32 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (1) : système élémentaire Soit un système simple qui exécute un programme unique : Acquisition des données Traitement (calcul) Restitution des résultats

33 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (1) : système élémentaire

34 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (1) : phase 1

35 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (1) : phase 2

36 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (1) : phase 3

37 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (1) : système élémentaire Traitement séquentiel suffisant Séquencement réglé par l'horloge Pas de concurrence entre les phases OS simple Seule la dimension des ressources matérielles/logicielles est à prendre en compte (faire face au pire des cas: simple)

38 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (2) : système plus complexe : Un évènement survient à n'importe quel moment : instant d'apparition non maîtrisé (traitement déjà en cours,...) Il doit être pris en compte dans un délais maximum donné

39 II. Mécanismes Fondamentaux Exemple (2) : système plus complexe : Un évènement survient à n'importe quel moment : instant d'apparition non maîtrisé (traitement déjà en cours,...) Il doit être pris en compte dans un délais maximum donné Deux grands modèles d'interaction : Scrutation cyclique (polling) Interaction par interruptions

40 II. Mécanismes Fondamentaux Scrutation : Le système prend l'initiative d'activer la fonction qui va lire une entrée à un instant programmé pour vérifier si un évènement a eu lieu. Le plus souvent cette scrutation sera faite périodiquement.

41 II. Mécanismes Fondamentaux Scrutation : Boucle infinie : Tant que données non disponibles Vérifier les capteurs Lire les capteurs Traiter les données Démarrer les réactions Tant que action en cours Vérifier les actionneurs

42 II. Mécanismes Fondamentaux Scrutation (2) : Avantages : Latence du système = temps de traitement d'une boucle Cas proche du système simple séquentiel vu précédemment Simple à programmer Inconvénients «Alignement» de la boucle de traitements sur le périphérique le plus lent Programme difficile à maintenir

43 II. Mécanismes Fondamentaux Interaction par interruptions : Un signal hardware associé à l'arrivée d'un événement déclenche l'activation de la fonction qui va lire la donnée d'entrée. Le cours normal de l'execution du programme est intérompu. Initialement introduit pour gérer les E/S d'un processeur Concept étendu à la notion d'interruption interne ou exception (trap) logicielle

44 II. Mécanismes Fondamentaux Interaction par interruptions :

45 II. Mécanismes Fondamentaux Interaction par interruption : 1. Scrutation : Boucle infinie : tant que (état = données diponibles) vérifier état des capteurs lire les données mémorisées remettre à zéro état des capteurs

46 II. Mécanismes Fondamentaux Interaction par interruption : 2 gestionnaire d'interuption: Lire et mémoriser la donnée positionner (état = données diponibles) acquitter l'interrupion

47 II. Mécanismes Fondamentaux Interaction par interruption: Avantages : Le traitement d'un événement externe va être partagé entre un traitement immédiat effectué par le gestionnaire d'interruption et par une gestion différée, confié à une tâche: traitement multitâche possible. Inconvénients Une grande partie du temps cpu est consacré à autre chose que l'application Programme difficile à maintenir

48 II. Mécanismes Fondamentaux Il s'agit d'un délai composite qui comprend : Les délais de scrutation du système Les délais dus à l'os Les délais du calcul applicatif Les délais de transmission du message

49 II. Mécanismes Fondamentaux Services de base: Execution d'un programme par le processeur (éventuellement en concurrence : ordonnancement) Gestion de la mémoire Partage des ressources Synchronisation, communication Gestion du temps, horloge

50 II. Mécanismes Fondamentaux Services de base: Execution d'un programme par le processeur (éventuellement en concurrence : ordonnancement) Gestion de la mémoire Partage des ressources Synchronisation, communication Gestion du temps, horloge

51 II. Mécanismes Fondamentaux Les tâches : Programme : Objet statique : suite d'instructions agissant sur un ensemble de données Processus : Objet dynamique géré par l'os : tâche ou process Espaces mémoires séparés Communiquent par des canaux spéciaux Création coûteuse en temps Mécanismes de protection très coûteux Passage d'un processus à l'autre : coûteux transferts de mémoire

52 II. Mécanismes Fondamentaux Processus : Zone programme Zone de données Zone de pile (données temporaires) Ensemble des informations caratérisant l'execution d'un processus : contexte du processus Processus lourds (contexte important) Processus légers (contexte partagé/propre)

53 II. Mécanismes Fondamentaux Gestion multitâche et ordonnancement : Un processus peut avoit plusieurs états: Courant : tâche élue, qui possède le processeur Prêt : tâche éligible, demande le processeur En attente : tâche bloquée en attente d'un événement Transition d'un état à un autre : Réveil : «en attente» à «prêt» Allocation : «prêt» à «courant» Préemption : «courant» à «prêt» Blocage : «courant» à «en attente»

54 II. Mécanismes Fondamentaux

55 II. Mécanismes Fondamentaux

56 II. Mécanismes Fondamentaux

57 II. Mécanismes Fondamentaux

58 II. Mécanismes Fondamentaux

59 II. Mécanismes Fondamentaux

60 II. Mécanismes Fondamentaux

61 II. Mécanismes Fondamentaux

62 II. Mécanismes Fondamentaux

63 II. Mécanismes Fondamentaux La partie de l'os qui fait évoluer les états des tâches et qui alloue le processeur s'appelle l'ordonnanceur (scheduler) L'ordonnanceur est une procédure de service de l'os Ordonnanceur : Préemptif : le processus courant peut être désaloué par décision de l'ordonnanceur (ex : interruptions) Non préemptif: la tâche courante ne peur être interrompue par une autre tâche

64 II. Mécanismes Fondamentaux Lois d'ordonnancement (systèmes classiques) Premier arrivé, premier servi (FIFO) Premier tâche de la file est allouée Une tâche réveillée ou préemptée : fin de file

65 II. Mécanismes Fondamentaux Lois d'ordonnancement (systèmes classiques) Tour de rôle (tourniquet) FIFO Activation périodique des tâches Pas de notion urgence vis a vis des traitement Politique égalitaire : partage du temps

66 II. Mécanismes Fondamentaux Lois d'ordonnancement (systèmes classiques) Par priorité Choix dans la liste des tâches en fonction de la priorité de la tâche La priorité la plus haute l'emporte (allocation) : pas de partage du temps «totalitaire»

67 II. Mécanismes Fondamentaux Lois d'ordonnancement (systèmes classiques) Unix : priorités et partage du temps : Traitement des tâches de priorité les plus haute Tourniquet parmi les tâches de même priorité Traitement d'interruptions au détriment de tâches de fortes priorités

68 II. Mécanismes Fondamentaux Lois d'ordonnancement (systèmes TR) Limiter le partage du temps Limiter les préemptions (très coûteux) Utiliser les priorités Ordonner les priorités a priori lors des tests de faisabilité, en fonction des situations/charges du système possibles Grande importance de l'ordonancement/traitement des préemptions

69 II. Mécanismes Fondamentaux Rappel : Les délais de scrutation du système Les délais dus à l'os Les délais du calcul applicatif Les délais de transmission du message

70 II. Mécanismes Fondamentaux Gestion des ressources : Problème d'accès concurrent à une même ressource Ex: Tâches 1 et 2

71 II. Mécanismes Fondamentaux Gestion des ressources : On appelle séquence atomique une suite d'opérations exécutées par un système qui permet de passer d'un état cohérent à un autre état cohérent sans possibilité d'interruption de la séquence (ex : tâches 1 et 2) On appelle section critique une séquence d'opérations qu'il faut effectuer de façon atomique Les sections critiques opérant sur des ressources communes doivent être exécutées en exclusion mutuelle

72 II. Mécanismes Fondamentaux Pour assurer l'atomicité d'un séquence : Masquage matériel : on assure que la séquence ne sera préemptée en masquant toutes les interruptions et les appels au système pouvant provoquer une préemption Masquage logiciel : inhibition de l'ordonnanceur pendant le déroulement de la section critique. Utilisation de sémaphores d'exclusion mutuelle

73 II. Mécanismes Fondamentaux Sémaphore binaire ou d'exclusion mutuelle : Entité logique associée à une ressource Deux primitives P et V permettent de manipuler le sémaphore. Entrée d'une tâche en section critique : elle invoque le P Fin du traitement protégé : elle effectue le V

74 II. Mécanismes Fondamentaux P : Compteur = compteur 1 Si compteur < 0 Mettre la tâche en file d'attente (FIFO) Sinon accorder la ressource Compteur est initialisé à 1 Si plusieurs taches requiers le P (déjà à 0) constitution de la file d'attente Une tâche qui acquiers la ressource «passe le P»

75 II. Mécanismes Fondamentaux V : Compteur = compteur + 1 Si compteur <= 0 sortir une tâche de la file d'attente (FIFO) Lorsqu'une tâche à effectuée le V, le choix parmi les tâches en attente peut s'effectuer avec les mêmes critères que pour l'ordonnancement Mécanisme qui peut être étendu à plusieurs ressources: Seule la valeur d'initialisation du compteur change

76 II. Mécanismes Fondamentaux Limites pour le TR: Attention aux blocages! Une tâche de faible priorité ne peut bloquer une tâche haute Solutions : Gestion des attentes par priorité Fournir des primitives de type «test de disponibilité» Associer un temps d'attente maximum aux primitives bloquantes

77 Plan : I. Introduction II. Mécanismes Fondamentaux III. Maîtrise du temps IV. Systèmes Temps Réel

78 III. Maîtrise du temps Ordonnancement Tests de faisabilité Analyse de l'interaction entre processus Inclusion de processus apériodiques

79 III. Maîtrise du temps Ordonnancement : «dans quel ordre exécuter les tâches?» Satisfaire les contraintes de temps des transactions TR en allouant de façon efficace les ressource cpu. Différentes catégories d'algorithmes : Off line : les décisions d'ordonnancement sont prises avant l'exécution du système : algorithme statique On line : réévaluation en ligne de l'ordonnancement en fonction de la modification des critères de choix (prise en compte d'évènements non prévus): algorithme dynamique

80 III. Maîtrise du temps 4 types d'algorithmes d'ordonnancement: Statiques pilotés par table : Hors ligne L'application va être découpée en séquences élémentaires qui ne seront jamais interrompues Une séquence est une procédure définie par l' utilisateur, C'est l'unité de base Un processus est une suite ordonnée de séquences l'ordonnancement des processus est régit par un calendrier C'est une table spécifiant le liste des processus à activer Application systématique par ordonnancement cyclique ABCABCABC

81 III. Maîtrise du temps 4 types d'algorithmes d'ordonnancement: Statiques pilotés par table : Les processus sont indépendants les uns des autres L'ordonnancement des processus est régi par une horloge Il n'existe pas de préemption Le découpage en séquences non interruptibles assure la protection Des données partagées entre les processus Il est aisé de certifier le comportement de l'application

82 III. Maîtrise du temps 4 types d'algorithmes d'ordonnancement: Statiques préémptifs basés sur les priorités Hors ligne Permet d'assigner les priorités aux tâches Une fois en cours d'exécution, le système utilise un ordonnancement préemptif (analyse rate monotonic) basée sur la notion de priorité fixée apriori.

83 III. Maîtrise du temps 4 types d'algorithmes d'ordonnancement: Dynamique avec planification à l'exécution Analyse en ligne Choix de l'ordonnancement en fonction de critères d'analyse : HPF : Highest Priority First EDF : Earliest Deadline First : échéance la plus proche LLF : Least Laxity First (marge la plus courte) EDF + notion de durée de travail Prise de décision quand le système est actif Les critères peuvent varier durant l'exécution

84 III. Maîtrise du temps 4 types d'algorithmes d'ordonnancement: Dynamique avec notion du meilleur effort : En ligne Pas d'analyse Le système fait de son mieux

85 III. Maîtrise du temps Les tâches : Périodiques Sporadiques Apériodiques

86 III. Maîtrise du temps Les tâches : Périodiques : doivent être activées à intervalles réguliers Sporadiques : irrégulières mais il existe un temps minimal entre deux activations Apériodiques : irrégulières

87 III. Maîtrise du temps Les tâches : Périodiques Sporadiques Apériodiques Et aussi : Tâches indépendantes Tâches dépendantes

88 III. Maîtrise du temps Rappel : C: coût d'une tâche D: échéance (deadline), la tâche doit être exécutée avant que D soit écoulé T: période d'activation de la tâche

89 Exemple : tâche périodique

90 III. Maîtrise du temps Ordonnancement Tests de faisabilité Analyse de l'interaction entre processus Inclusion de processus apériodiques

91 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Déterminer s'il existe un algorithme qui satisfait les contraintes du système. S'il existe un ordonnancement d'un ensemble de tâches qui respecte les contraintes associées à ces tâches, alors l'ensemble des tâches est dit faisable Implique la connaissance du coût des tâches dans le pire des cas

92 III. Maîtrise du temps

93 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Rate Monotonic (RM). Méthode d'affectation hors ligne de priorité statiques à une ensemble de tâches. Ordonancement optimal si HPF est utilisé Critères : Tâches périodiques à l'état Prêt au début de chaque période Échéance = Fin de Période (D=T) Les tâches ne se suspendent pas elles mêmes en cours d'exécution Préemtion possible, temps de Préemption négligeable Temps d'ordonancement négligeable Tâches indépendantes, C connu

94 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Rate Monotonic (RM). L'affectation de priorité se fait en fonction de la fréquence des tâches: Plus la fréquence est forte, plus la priorité est élevée Priorité de la tâche i : Pi = 1/Ti Ordonnancement avec HPF

95 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Rate Monotonic (RM). Condition suffisante : Métrique : taux d'utilisation du processeur = quantité de temps de traitement consommé par les tâches par n rapport au temps total : U= i=1 duree i / période i

96 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Rate Monotonic (RM). Condition suffisante : Métrique : taux d'utilisation du processeur = quantité de temps de traitement consommé par les tâches par n rapport au temps total : U= i=1 duree i / période i Pour toute tâche i, avec Ci connu, et Ti=Di, on a: i pour tout i, 1 i n,u i = C j /T j i 2 1/i 1 j=1

97 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Rate Monotonic (RM). Condition suffisante : En particulier pour n tâches on a: n pour tout i, 1 i n,u= C i /T i n 2 1/n 1 i=1 Partie de gauche : taux d'utilisation par les n tâche Partie droite : temps cpu allouable au max, en fonction du nombre de tâche, n

98 III. Maîtrise du temps

99 III. Maîtrise du temps Théorème de la zone critique Si toutes les tâches arrivent initialement dans le système simultanément et si elles respectent leur première échéance, alors toutes échéances seront respectée par la suite quelle que soit l'instant d'arrivé des tâches pour tout i, 1 i n, min 0 t Di C j /t.ceil t /Tj 1 Avec t : instant d'arrivée de la tâche Prend en compte le retar imputable au déroulement des tâches de plus forte priorité i j=1

100 III. Maîtrise du temps Théorème de la zone critique Plus généralement : On considère un temps de simulation donnée. On réveille toutes les tâches périodiques en même temps à l'instant 0 (pire des cas) Si toutes les tâches sont ordonnancées par HPF sur le temps de simulation sans qu'aucune échéance soit manquée, alors le test est considéré comme validé

101 III. Maîtrise du temps Propriété harmonique : Cas particulier de tâches où toutes les périodes sont multiples entre elles: n pour tout i, 1 i n,u= C i /T i 1 i=1

102 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Deadline Monotonic (DM). Dérivée de RM Condition suffisante : L'echéance est str inférieure à la période (Di < Ti) La priorité est fixée par ordre inverse de l'échéance pour tout i, 1 i n,u i = C j / D j i 2 1/i 1 i j=1 Affectation statique des priorités, on applique HPF

103 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Dynamique : EDF Ordonnancement dynamique : variation des priorités des tâches lorsque le système est en fonctionnement Condition suffisante : pour tout i, 1 i n,u i = C j /T j 1 i j=1 Priorité : tâche qui possède l'échéance la plus proche En cas d'egalité : la tâche en cours reste en execution

104 III. Maîtrise du temps Exemple : HPF

105 III. Maîtrise du temps Exemple : HPF

106 III. Maîtrise du temps Exemple : HPF

107 III. Maîtrise du temps Exemple : HPF

108 III. Maîtrise du temps Exemple : HPF

109 III. Maîtrise du temps Exemple : HPF

110 III. Maîtrise du temps Exemple : HPF

111 III. Maîtrise du temps Exemple : EDF

112 III. Maîtrise du temps Exemple : EDF

113 III. Maîtrise du temps Exemple : EDF

114 III. Maîtrise du temps Exemple : EDF

115 III. Maîtrise du temps Exemple : EDF

116 III. Maîtrise du temps Exemple : EDF

117 III. Maîtrise du temps Exemple : EDF

118 III. Maîtrise du temps Test de faisabilité : Analyse Dynamique : LLF Ordonnancement dynamique : variation des priorités des tâches lorsque le système est en fonctionnement Condition suffisante : pour tout i, 1 i n,u i = C j /T j 1 Priorité : tâche qui possède la marge la plus faible Marge = echeance temps de calcul restant i j=1

119 III. Maîtrise du temps

120 III. Maîtrise du temps

121 III. Maîtrise du temps Interaction entre processus : Dans certains cas, les tâches peuvent être potentiellement dépendantes : cas d'accès en exclusion mutuelle à des ressources communes Pb de l'inversion de priorité : Une tâche de plus faible priorité bloque une tâche plus importante Le système doit temporairement inverser les priorités pour éviter le préemption (section critique) Coûteux et lourd à gérer

122 III. Maîtrise du temps Solution: héritage de priorité : Le possesseur du sémaphore est la tâche qui a eu le droit d'accéder à la ressource en exclusion mutuelle Héritage simple : c'est le sémaphore qui gère les priorités dans sa file d'attente La tâche qui détiens le sémaphore hérite de la priorité de la tâche qui réclame la ressource Limite à 1 le nombre d'inversion de priorités

123 III. Maîtrise du temps Solution: héritage de priorité (pour info): Héritage par verrou le plus haut Héritage par plafond de priorité

124 III. Maîtrise du temps Inclusion de processus apériodiques : Un processus périodique assimilé à un serveur est intégré dans le système. Il contrôle les tâches apériodiques Ce serveur possède : Une priorité Pm (à définir) Un coût Cm dans le pire des cas définit en fonction du profil d'arrivée des tâches apériodiques Une période Tm

125 III. Maîtrise du temps Fonctionnement en 2 phases: Scrutation des évenements périodiques à utiliser Déclenchement de l'exécution s'il y a au moins un événement en attente d'être traité. Dans ce cas, la capacité de traitement Cm est offerte. Donne un profil périodique à des événement apériodiques Peut être intégré dans RM, DM, etc...

126 III. Maîtrise du temps Résumé : analyse RM Affectation des priorités statique Optimal : si un algorihtme statique arrive a produire un ordonnancement, alors RM y arrive aussi Peut être augmenté pour prendre en compte: Simple Les situations de blocage Les tâches apériodiques Ne pas oublier de vérifier le cas harmonique

127 III. Maîtrise du temps Résumé : analyse DM Idem RM

128 III. Maîtrise du temps Résumé : ordonnancement HPF Simple Bien adapté aux tâches périodiques et apériodiques Très utilisé Indépendance impérative Sous optimal

129 III. Maîtrise du temps Résumé : ordonnancement EDF Simple Optimise l'usage des ressource Bien adapté aux tâches périodiques et apériodiques Indépendance impérative Comportement délicat en cas de surcharge Commence à apparaître dans les nouveux OS

130 III. Maîtrise du temps Résumé : ordonnancement LLF Priorités dynamiques Même hypothèses que EDF Optimal sur 1 cpu Meileur qu'edf en multiprocesseur Difficile à implanter: nécéssité de maintenir à jour le temps de calcul consommé pour chaque tâche

131 III. Maîtrise du temps Résumé général: Faire le test: RM ou DM Tester les différentes politique d'ordonacement: HPF vs EDF vs LLF Conclure sur la politique la moins coûteuse : La plus simple: le moins de calculs dynamiques Le moins de préemption

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