R e a l - T i me S y s t e ms , w e r e b e t t - PowerPoint PPT Presentation

R e a l - T i me S y s t e ms , w e r e b e t t e r i n t h e p a s t ( o h , r e a l l y ? ) H a n s Z u i d a m, f o r 0 4 0 c o d e r s . n l S e p t e mb e r 2 0 , 2 0 1 8

Wh a t i s r e a l - t i me a n y w a y ?  S y s t e ms t h a t t y p i c a l l y c o n t r o l s o me e x t e r n a l p h y s i c a l p r o c e s s  A l g o r i t h ms mu s t b e l o g i c a l l y c o r r e c t  I n a r e a l - t i me s y s t e m t h e t i me a t w h i c h t h e a l g o r i t h m c o mp l e t e s i s c r u c i a l  C a n n o t b e t o o l a t e

Wh a t i s r e a l - t i me a n y w a y ?  H a r d r e a l - t i me T h e s y s t e m w i l l f a i l i f a c o mp u t a t i o n i s n o t c o mp l e t e d b e f o r e a s p e c i fj e d d e a d l i n e  S o f t r e a l - t i me T h e s y s t e m c a n r e c o v e r f r o m mi s s i n g t i mi n g d e a d l i n e s

C l o c k s  C o n f u s i n g t e r mi n o l o g y  R e a l - t i me c l o c k a l s o c a l l e d a w a l l c l o c k  Ma y mo v e b a c k w a r d ( l e a p s e c o n d s )  Ma y mi s s t i c k s  Wa l l c l o c k s a r e n o t g o o d e n o u g h

C l o c k s  R e a l r e a l - t i me c l o c k i s mo n o t o n i c i n c r e a s i n g  N e v e r mo v e s b a c k w a r d  N e v e r s k i p s a p u l s e  R e s o l u t i o n d e t e r mi n e s me a s u r e me n t a c c u r a c y

S c h e d u l i n g a l g o r i t h ms  S c h e d u l i n g i s d e t e r mi n i n g w h a t t o d o n e x t  E a s e o f mo d e l i n g p a r t i t i o n t h e s y s t e m i n t a s k s  T a s k s h a v e r e q u i r e me n t s w h e n t h e y s h o u l d b e a c t i v e  T a s k s c a n h a v e a n u mb e r o f s t a t e s R u n n i n g – A c t i v e l y u s i n g t h e C P U R u n n a b l e – C a n r u n b u t o t h e r t a s k i s r u n n i n g Wa i t i n g – I s w a i t i n g f o r s o me t h i n g t o h a p p e n

S c h e d u l i n g a l g o r i t h ms R u n n i n g R u n n a b l e Wa i t i n g

S c h e d u l i n g a l g o r i t h ms  P r i o r i t y b a s e d s c h e d u l i n g  E a c h t a s k h a s a p r i o r i t y ( a n u mb e r )  R u n n a b l e t a s k w i t h t h e h i g h e s t p r i o r i t y r u n s  T a s k r u n s u n t i l i t h a s t o w a i t  O n l y t h e n t h e n e x t h i g h e s t p r i o r i t y t a s k ( w h i c h i s r u n n a b l e ) i s ma d e r u n n i n g  T h i s i s c a l l e d F I F O a k a F i r s t I n F i r s t O u t

S c h e d u l i n g a l g o r i t h ms  P r e e mp t i v e r o u n d - r o b i n  S a me a p r i o r i t y b a s e d s c h e d u l i n g  A f t e r a n e x t e r n a l e v e n t t h e “ n e x t ” t a s k mu s t b e s e l e c t e d  S e l e c t t h e n e x t r u n n a b l e t a s k ( ” n e x t ” t a s k h a s s a me p r i o r i t y a s p r e v i o u s )  P r e v i o u s t a s k i s p r e e mp t e d

S c h e d u l i n g a l g o r i t h ms  E a r l i e s t d e a d l i n e fj r s t ( E D F )  D y n a mi c p r i o r i t y a l g o r i t h m  S e l e c t t h e t a s k c l o s e s t t o i t s d e a d l i n e  E a c h t a s k h a s : e x e c u t i o n t i me a n d p e r i o d  N o t t r i v i a l t o g u a r d a g a i n s t o v e r fm o w

S c h e d u l i n g a l g o r i t h ms  R a t e mo n o t o n i c  E a c h t a s k h a s a ( s t a t i c ) p e r i o d  T a s k w i t h s h o r t e s t p e r i o d r u n s fj r s t  We l l s u i t e d f o r h a r d r e a l - t i me

L o c k i n g - S e ma p h o r e s  I n v e n t e d b y E d s g e r D i j k s t r a  O p e r a t i o n s a r e c a l l e d P ( ) a n d V ( )  P ( ) w a i t s u n t i l t h e s e ma p h o r e i s a c q u i r e d  V ( ) r e l e a s e s t h e s e ma p h o r e  N o n o t i o n o f a t a s k  C a n p r o t e c t s h a r e d d a t a  C a n b e u s e d a s i n t e r - t a s k s i g n a l  I d e a l s o u r c e f o r d e a d l o c k s

L o c k i n g - Mu t e x e s  A l o c k w i t h o w n e r s h i p  O p e r a t i o n s a r e l o c k ( ) a n d u n l o c k ( )  O n l y t h e o n e u s i n g l o c k ( ) c a n u n l o c k ( )  E a s i e r t o u s e t h a n s e ma p h o r e s  T y p i c a l l y u s e d b y s h a r e d d a t a

L o c k i n g - S p i n l o c k s  ” Wa i t u n t i l a b i t i s s e t ”  C o mp a r e a n d e x c h a n g e a t o mi c i n s t r u c t i o n  I n fj n i t e l o o p ( u g h …)  B u t s h o u l d b e v e r y l i g h t w e i g h t  O n l y a f e w i n s t r u c t i o n s  S h o u l d l o o p o n l y a a f e w t i me s  I d e a l l y s u i t e d b e t w e e n i n t e r r u p t s a n d t a s k s

N o me mo r y a l l o c a t i o n ?  C a l c u l a t e ma x i mu m me mo r y u s e b e f o r e h a n d � N o n e e d f o r a n a l l o c a t o r .  A l l o c a t o r s o p e r a t o r o n a s h a r e d p o o l o f a v a i l a b l e me mo r y . � T a s k s ma y b l o c k c o mp e t i n g f o r a l l o c a t i o n .  C o u l d ma k e t a s k p r i v a t e “ s u b - p o o l s ”  Mu s t s t i l l b e a b l e t o s a t i s f y ma x i mu m me mo r y u s a g e .

N o t a b l e r e a l - t i me k e r n e l s  Ma n y , ma n y r e a l - t i me k e r n e l s ( mo r e t h a n We b f r a me w o r k ? )  Mo s t o f t h e s e a r e n o t r e a l l y k e r n e l s  B e t t e r c l a s s i f y t h e m a s e x e c u t i v e s  Wh y n o t k e r n e l s ?  L o t s o f a d d i t i o n a l i n f r a s t r u c t u r e i s mi s s i n g ( e . g . d e v i c e d r i v e r s , fj l e s y s t e ms , n e t w o r k i n g )

N o t a b l e r e a l - t i me k e r n e l s V x Wo r k s , R T E MS , Mi c r i u m, u C / O S I I I . F r e e R T O S , C MX , Wi n d o w s C E , T h r e a d X , A r m Mb e d , G H S I n t e g r i t y , e C o s , I T R O N , Z e p h y r , N u c l e u s , O S E K , p S O S , ( L i n u x - R T ) , a n d s o o n …

N o t a b l e r e a l - t i me k e r n e l s - V x Wo r k s  Wi n d R i v e r S y s t e ms  F r o m t h e e a r l y 1 9 8 0 s , s o q u i t e o l d  U s e d i n a e r o s p a c e , a u t o mo t i v e , me d i c a l , c o n s u me r a n d s o o n  O fg e r s a l a r g e n u mb e r o f s u b - s y s t e ms f o r b o a r d s u p p o r t , fj l e s y s t e ms , n e t w o r k i n g , e t c .

N o t a b l e r e a l - t i me k e r n e l s - V x Wo r k s  S c h e d u l i n g : p r e e mp t i v e r o u n d - r o b i n  L o c k i n g : s e ma p h o r e s ( c o u n t i n g a n d b i n a r y )  A l s o s p i n l o c k s  Me mo r y p r o t e c t i o n : MMU s u p p o r t