SEM 544 Desenvolvimento de Produtos Mecatrônicos
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- Inês Bennert Figueiredo
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1 SEM 544 Desenvolvimento de Produtos Mecatrônicos >>>> Sistemas de Tempo Real <<<<< Rafael Aroca, Glauco Caurin Aula 3
2 Aula de Hoje -Revisão Aula 2 Exercícos? Dúvidas? Da pra rodar SO em PIC? Arquitetura Geral Dúvidas Linux? - Considerações de Hardware -Prática com RTLinux RTFifo
3 Revisão SO e Hardware Kernel Sistema Operacional precisa de suporte de hardware Escalonador de tempo real
4 Revisão: Estados de uma tarefa TCB Pronta Executando Dormindo Suspensa Terminada
5 Arquitetura de Hardware Arquitetura básica CPU Memória I/O
6 Interfaceamento de Hardware Latches Edge X Level Triggered Tristate Barramentos MIL-STD-1553B SCSI FireWire
7 CPU Registradores : PC, MAR, MDR, IR Barramento interno e externo ALU Ciclo: Fetch/Execute (simplificado) Pegar instrução via PC Colocar no IR Decodificar e executar Reiniciar processo
8 CPU - Instruções Formato das instruções Precisam de parâmetros 1 ou 0 argumentos ADD 10 NOP 2 argumentos ADD 0x01, &i 3 argumentos ADD 0x01, &i, &i
9 CPU - Instruções Instruções principais Lógicas/Horizontais AND, IOR, XOR, NOT Verticais RRL, RRR, SHR, SHL Controle JMP, BRC, CLI, TRAP, EPI, DPI Real Time LCK, HLT, BTS
10 CPU - Instruções Instruções principais Matemáticas ADD, SUB, MUL(*), DIV(*) Movimento de Dados MOV, LOAD, STORE, IN, OUT
11 CPU - Endereçamento Endereçamento nas instruções Imediato ADD 10 Direto ADD 0xf7a1 Indireto Ponteiro ADD 0xf7a1
12 CISC RISC X CISC Complex Instruction Set Computers Hardware complicado Cada instrução é um microprograma Algumas levam vários ciclos Ex.: Comprar String RISC Restricted Instruction Set Computers 1 ciclo por instrução Hardware simples Recomendado para tempo Real Menor latência ao tratar interrupções, devico a ciclo menor
13 Acesso a memória Memória Tempo de acesso importante em RT Linha DST
14 Tecnologias de Memória Volátil/Não Volátil RAM/ROM DRAM Capacitiva, precisa de refresh Barata SRAM Estática Cara, rápida, consome pouca energia
15 Tecnologias de Memória Ferrite Core Semicondutores SRAM, NVRAM Refresh faz processador esperar Fusível Ultra Violeta EEPROM Flash
16 Hierarquia de Memória - velocidade, + espaço Interno CPU Registradores Cache Memória principal Memória Externa
17 Entrada/Saída (E/S) (I/O) I/O Programada IN, OUT Ocupa processador DMA Acesso direto a memória. Circuito dedicado Deixa processador livre I/O Mapeado em Memória Endereços de memória são mapeados para dispositivos => Mapa de bits
18 Interrupções Suporte de Hardware Externas (hardware) ou internas (div/0) EPI, DPI ISR Escalonador precisa de interrupções Normalmente processador só tem uma linha de interrupção
19 Interrupções - PIC Interrupções (A)PIC Advanced Programmable Interrupt Controller Intel 82053AA 24 ints, level ou edge INTCLR Interrupt Mask Register (IMR) Interrupt Status Register (ISR)
20 Interrupções I/O Interfaceamento de Hardware via Interrupção Interrupt Request Linux (IRL) Hardware pede algo para CPU Chip Select (CS) WDT WatchDog Timer
21 Cache Performance - Cache Guarda dados e instruções que são usadas frequentemente Algoritmos de substituição (LRU, MRU) Exemplo Acesso a RAM: 100ns Acesso a Cache: 30ns Taxa de acerto na cache = 60% 0,6.30ns + 0,4.100ns = 58ns
22 Performance - Pipeline
23 Arquitetura!= Von Neumann Sistemas Paralelos Taxonomia de Flynn SISD MISD SIMD MIMD Harvard
24 Outros Dispositivos FPGA Transdutor Sensor de Temperatura Acelerometro Giroscópio Resolver Conversores A/D e D/A
25 Real Time Killers (*) System Maintence Interrupt SMI Gerenciamento de Energia APM, ACPI, Frequency Scaling DMA USB Aceleração Gráfica
26 Impacto Latência Jitter Real Time Killers 2(*)» With timers, it's also common to have specifications that limit jitter. That is, the timer tick must happen on time; it must come neither too late, nor too early -- it must come regularly. (*) Livro não tem este material
27 Laplante Leitura Recomenada Capítulo 2 Hardware Considerations RTAI 3.3 User Manual html
28 PRÁTICA
29 Prática Implementar um Real Time Fifo Comunicar tarefa de tempo real com tarefa de usuário de não tempo real Controlar via comandos a frequencia de um PWM Ligar e desligar o PWM
30 Exercícios Qual o impacto de operações de DMA em um sistema de tempo real?
31 Glossário Procurar e entender o significado dos termos MMU DMA IRQ
SEM 544 Desenvolvimento de Produtos Mecatrônicos
SEM 544 Desenvolvimento de Produtos Mecatrônicos >>>> Sistemas de Tempo Real
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