Dr. Ing. Álvaro Rendón Gallón
Mag. Carolina Ríos Fuentes

General

• Brindar al estudiante las competencias básicas para desarrollar aplicaciones con restricciones de tiempo real, mediante un acercamiento teórico-práctico a las técnicas, notaciones y métodos necesarios para su construcción.

Específicos de Formación

Al terminar el curso los alumnos estarán en capacidad de:

• Comprender los problemas particulares que enfrenta el desarrollo de aplicaciones de tiempo real y los principios en los que se fundamentan las soluciones propuestas.
• Enunciar las características y funcionalidades que debe ofrecer un sistema operativo para ser utilizado como plataforma para aplicaciones de tiempo real.
• Conocer cómo se utiliza un sistema operativo de tiempo real en la implementación de aplicaciones que manejan recursos bajo restricciones de tiempo real.
• Comparar la implementación de un sistema operativo concreto con los estándares POSIX.
• Identificar aplicaciones de los sistemas de tiempo real en el campo de las telecomunicaciones.

Teórico-práctico

Los temas del curso serán expuestos mediante clases magistrales que serán complementadas con prácticas de laboratorio y un proyecto final.

Las prácticas y el proyecto tendrán una orientación y desarrollo inicial dentro del horario de la asignatura, pero su culminación exigirá un trabajo adicional por parte de los estudiantes.

4 horas semanales (60 horas semestre)

1. Introducción y conceptos básicos
   1. Definiciones, características y requisitos.
   2. Planificación de tareas.
   3. Entornos de desarrollo.

 

2. Entornos de ejecución
   1. Sistemas operativos.
   2. Normas POSIX de tiempo real.
   3. Lenguajes de programación.
   Práctica 0: Ambientación con la plataforma de desarrollo.

 

3. Modelado de sistemas de tiempo real
   1. Proceso de desarrollo.
   2. Proceso Rápido Orientado a Objetos para Sistemas Empotrados (ROPES).
   3. Lenguaje de Especificación y Descripción (SDL) y MSC.
   4. Métodos mixtos de desarrollo: SOMT, TIMe.

 

4. Administración de tareas
   1. Conceptos básicos.
   2. Administración de procesos.
   3. Administración de hilos.
   4. Ejecutivos cíclicos.
   Práctica 1: Construcción de un ejecutivo cíclico.

 

5. Sincronización y comunicación
   1. Señales.
   2. Acceso a recursos compartidos.
   3. Paso de mensajes.
   Práctica 2: Desarrollo de una aplicación con señales, semáforos y monitores.
   Práctica 3: Desarrollo de una aplicación con colas y paso de mensajes.

 

6. Administración del tiempo
   1. Relojes, retardos y temporizadores.
   2. El tiempo en POSIX 1003.1.
   3. Relojes y temporizadores en POSIX 1003.1b.
   4. El tiempo en RTLinux y RT-Java.
   Práctica 4: Desarrollo de una aplicación con retardos y temporizaciones.

 

7. Planificación de tareas
   1. Requisitos temporales y planificación.
   2. Planificación Monótona en Frecuencia (RMS).
   3. Planificación en POSIX.
   4. Planificación en RTLinux y RT-Java.
   Práctica 5: Planificación de hilos con herencia simple y techo de prioridad.

 

8. Sistemas distribuidos de tiempo real
   1. Aspectos generales.
   2. Comunicaciones.
   3. Planificación.

 

9. Proyecto
   1. Discusión y asignación de temas.
   2. Desarrollo e informe parcial.
   3. Sustentación.

Referencias Generales

• J.A. Stankovic. “Misconceptions about real-time programming: A serious problem for next-generation systems”. IEEE Computer, Vol. 21, No. 10, October 1988.
• G. Bernat, A. Llamosí, R. Puigjaner. “Diseño de Sistemas de Tiempo Real”. Novática, edición especial de Sistemas de Tiempo Real, No. 129, Septiembre-Octubre, 1997.
• M. González y C.D. Locke. “Tostadores y POSIX”. Novática, edición especial de Sistemas de Tiempo Real, No. 129, Septiembre-Octubre, 1997.
• N. Audsley and A. Burns. “Real-Time System Scheduling”. Department of Computer Science, University of York, Report YCS 134. Jan 1990.
• Alan Burns & Andy Wellings. “Real-Time Systems and Programming Languages”. 2nd Ed. Addison-Wesley, 1996.
• Bill O. Gallmeister. “POSIX.4: Programming for the Real World”. O'Reilly, 1995.
• Phillip Laplante. “Real-Time Systems Design and Analysis: An Engineer's Handbook” (2nd edition). IEEE Press, 1997.
• Jane W. S. Liu. “Real-Time Systems”. Prentice-Hall. 2000.
• Hermann Kopetz. “Real-Time Systems. Design Principles for Distributed Embedded Applications”. Kluwer, 1997.
• Bruce Powel Douglass. "Doing Hard Time: Developing Real-Time Systems With UML, Objects, Frameworks, and Patterns". Addison-Wesley. 1999.
• Alvaro Rendón Gallón. “Prueba Incremental de Modelos de Sistemas de Tiempo Real”. Tesis Doctoral, Universidad Politécnica de Madrid, España. 1997.
• Andrew Tanenbaum, Albert Woodhull. “Operating Systems Design and Implementation”. Prentice Hall. 1997.
• A.S. Tanenbaum. “Computer Networks”. Third Edition, Prentice Hall PTR.1996.
• R. Bræk and Ø. Haugen. “Engineering Real Time Systems”. Prentice Hall, 1993.
• SDL Forum Society. http://www.sdl-forum.org/.
• Rolv Bræk. "SDL Basics". SINTEF Delab, Trondheim, Norway. 2002.
• The International Engineering Consortium. "Specification and Description Language (SDL)". Wep ProForum Tutorials. 2000. http://www.iec.org.
• Morgan Bjorkander. “Real-Time Systems in UML (and SDL)”. Embedded System Engineering, October/November 2000. realtimerev2.pdf.
• C. Liu and J. Layland. “Scheduling Algorithms for Multiprogramming in a Hard Real-Time Environment”. Journal of the ACM, Vol. 20 No. 1, January 1973.
• J. Lehoczky, L. Sha, and Y. Ding. “The Rate-Monotonic Scheduling Algorithm: Exact Characterization and Average Case Behavior”. Proc. of the 10th IEEE Real-Time Systems Symp. RTSS’89, IEEE CS Press. Dec. 1989.
• L. Sha, R. Rajkumar and J. Lehoczky. “Priority Inheritance Protocols: An Approach to Real-Time Synchronization”. IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 39, No. 3, Sep. 1990.
• J. Lehoczky, L. Sha, J.K. Strosnider and H. Tokuda. “Fixed Priority Scheduling Theory for Hard Real-Time Systems”. En: A.M. Van Tilborg y G.M. Koob (Eds.). “Foundations of Real-Time Computing. Scheduling and Resource Management”. Kluwer Academic Publishers. 1991.
• H. Hanssson (Ed.). “Distributed Real-Time Systems: A survey”. Technical Report DoCS 94/48. Department of Computer Systems, Uppsala University, Sweden. May 1994.
• K. Tindell, A. Burns and A.J. Wellings. “Analysis of Hard Real-Time Communications”. YCS 222, Dept. of Computer Science, University of York. England. January 1994.
• ISO. “Road Vehicles - Interchange Digital Information - Controller Area Network (CAN) for High Speed Communications”. International Standard 11898, 1993.
• H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, and V. Jacobson. “RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications”. IETF, Audio-Video Transport Working Group, RFC 1889. January 1996.
• H. Kopetz, A. Damm, C. Koza, M. Mulazzani, W. Schwabl, C. Senft, and R. Zainlinger. "Distributed Fault-Tolerant Real-Time Systems: The MARS Approach". IEEE Micro, 9(1):25-40, February 1989.
• J.A. Stankovic anf K. Ramamritham. “The Spring kernel: A new paradigm for real-time systems”. IEEE Software, 8(3), May 1991.
• The Open Group. “The Open Group Base Specifications Issue 6 (IEEE Std 1003.1-2001)”. The Single UNIX Specification C950. 2001. http://www.opengroup.org/publications/catalog/t950x.htm
• José Ismael Ripoll Ripoll. “Tutorial de Real Time Linux”. Universidad Politécnica de Valencia. 2001. http://bernia.disca.upv.es/~iripoll/rt-linux/rtlinux-tutorial/
• FSMLabs. “The definitive list of RTLinux functions”. 2002. http://www.fsmlabs.com/developers/man_pages/function_list.htm
• Matt Sherer. "Writing Applications with RTLinuxPro". Finite State Machine Labs. 2003. http://www.fsmlabs.com/articles/simple/simple_app.html.
• Cinderella. “Cinderella SDL”. 2002. http://www.cinderella.dk/csdl.html
• Anders Ek. “The SOMT Method”. Telelogic AB. September 19, 1995. http://www.telelogic.com/.
• SINTEF. “TIMe: The Integrated Method”. Julio 2002. http://www.informatics.sintef.no/projects/time/.

Transparencias de Clase

• Presentación: SistTiempoReal.pdf.

1. Introducción y conceptos básicos: IntroSTR.pdf.
2. Entornos de ejecución: Entornos.pdf.
3. Modelado de sistemas de tiempo real: Modelado.pdf.
4. Administración de tareas: AdmTareas.pdf.
5. Sincronización y comunicación: Sincronizacion.pdf.
6. Administración del tiempo: AdmTiempo.pdf.
7. Planificación de tareas: Planificacion.pdf.
8. Sistemas distribuidos de tiempo real:

Asignatura "Sistemas de Tiempo Real" / Álvaro Rendón Gallón