Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos. Sistemas Operativos 10º ano

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Mirela Chaplin das Neves
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2 Introdução aos Sistemas Embebidos Vivemos num mundo onde o software desempenha um papel crítico Mas a maior parte deste software não corre em grandes sistemas nem em computadores pessoais A maior parte deste software corre em sistemas que fazem parte de toda uma infraestrutura que utilizamos diariamente Sistemas de transporte Sistemas de comunicações Sistemas de energia Etc

3 Introdução aos Sistemas Embebidos Os microprocessadores têm vindo a ficar mais pequenos, mais baratos e com maior capacidade de processamento A maioria dos dispositivos eletrónicos contém atualmente um microprocessador A presença de uma unidade computacional passa completamente despercebida ao utilizador do sistema eletrónico Este tipo de sistemas designam-se por Sistemas Embebidos ou Sistemas Ubíquos

4 O que é um Sistema Embebido? Desempenha uma tarefa muito específica num determinado contexto, o que o distingue dos computadores de uso geral que são capazes de executar diversas aplicações diferentes É, por isso, pouco flexível O software está completamente integrado com o hardware são desenvolvidos simultaneamente É otimizado Redução do custo, do tamanho e do consumo de energia

5 Exemplos de Sistemas Embebidos

6 Exemplos de Sistemas Embebidos

7 Exemplos de Sistemas Embebidos

8 Exemplos de Sistemas Embebidos

9 Exemplos de Sistemas Embebidos

10 Exemplos de Sistemas Embebidos

11 Exemplos de Sistemas Embebidos Um automóvel topo de gama pode possuir 100 microprocessadores Alguns executam tarefas tão simples como detetar se o cinto de segurança está apertado Tipicamente um microcontrolador de 4 ou 8 bits Outros executam tarefas mais complexas como o controlo do motor e do sistema de travagem Exemplo ABS (Antilock Brake System) Controlo de estabilidade Controlo do airbag

12 Características dos Sistemas Embebidos Processador embebido: Tem um conjunto limitado de funcionalidades e é otimizado tendo em conta diferentes requisitos Custo / Tamanho / Consumo de energia / Desempenho Armazenamento e atualização do software: Tipicamente, o software num sistema embebido é armazenado numa memória do tipo ROM

13 Características dos Sistemas Embebidos Modelo de desenvolvimento O software para um sistema embebido é desenvolvido numa plataforma e executado em outra O desenvolvimento do software embebido é efetuado num computador de uso geral (host) Este compila o software tendo em conta a arquitetura do sistema embebido, compilação cruzada, recorrendo a um (cross compiler) software vai ser executado no sistema alvo Operação em Tempo-Real O tempo decorrido entre o aparecimento do evento na entrada e o resultado é limitado Não cumprir o tempo máximo admissível para a obtenção da saída/resultado provoca uma falha no sistema A ocorrência de falhas pode ser tolerada em certos sistemas, mas em outros leva a resultados catastróficos

14 Características dos Sistemas Embebidos Multitarefa e Concorrência Os sistemas embebidos têm que responder a múltiplos eventos externos independentes e proporcionar diferentes saídas A decomposição em múltiplas tarefas simplifica a programação mas requer comutação na execução entre as várias tarefas O código associado a uma tarefa designa-se de Thread Com um único CPU só há possibilidade para uma thread executar, contudo, a comutação entre threads dá a ideia de multitarefa A multitarefa leva ao conceito de concorrência, ou seja, as threads concorrem pela utilização do CPU

15 Sistemas Tempo-Real Um sistema tempo-real é qualquer sistema de processamento de informação que é capaz de responder a eventos externos dentro de um limite de tempo pré-determinado

16 Conceitos Básicos de Sistemas Tempo-Real O que é o tempo de resposta? É o tempo decorrido entre o instante em que aparece o estímulo à entrada, é realizada a tarefa correspondente a esse estímulo e a saída é disponibilizada. O que significa falha do sistema? O sistema não foi capaz de cumprir ou satisfazer os requisitos estipulados na especificação formal Num sistema tempo-real o resultado correto não é suficiente pois é necessário obter o resultado correto antes do limite de tempo estabelecido

17 Conceitos Básicos de Sistemas Tempo-Real Quando é que um sistema é tempo-real? Na realidade todos os sistemas são tempo-real Até um processador de texto, tal como o MS Word. Se ao pressionar uma tecla a letra correspondente demorar mais do que 1 segundo torna-se incómodo, mas não é catastrófico! Em certos sistemas, o não cumprimento de qualquer requisito temporal implica uma falha catastrófica A natureza da aplicação é que define o tipo de sistema tempo-real

18 Sistema operativo de tempo-real (RTOS) Este tipo de sistemas operativos satisfaz requisitos temporais ao contrários dos SOs de uso geral Num SO de uso geral a alocação do CPU tende a ser justa e permite que todos os processos possam, de forma equitativa, fazer uso do mesmo Num RTOS o CPU é alocado tendo em conta o cumprimento dos requisitos temporais da aplicação

19 Sistema operativo de tempo-real (RTOS) Um RTOS executa processos tendo em conta as restrições temporais definidas pelo projetista do sistema Essas restrições estão associadas aos algoritmos de controlo que irão executar no processador da plataforma embebida A forma de garantir essas restrições temporais é baseada em prioridades O RTOS permite selecionar qual a tarefa que vai executar e quando, permitindo o cumprimento dos requisitos temporais

Sistema operativo de tempo-real (RTOS) Exemplo de um escalonamento baseado em prioridades Considere-se os seguintes processos, as suas prioridades e tempos

20 Sistema operativo de tempo-real (RTOS) Exemplo de um escalonamento baseado em prioridades Considere-se os seguintes processos, as suas prioridades e tempos de execução Assume-se que neste sistema P2 está pronto para executar quando o sistema é iniciado, P1 estará pronto para execução após 15 ms e P3 após 18 ms

22 Ficha de trabalho nº 8

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