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Publicado el 14 de Enero del 2017
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Análisis de requisitos

Metodologías, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

Master de Computación

Patrones de diseño para
aplicaciones de tiempo real

José M. Drake
Computadores y Tiempo Real

Santander, 2010

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Metodos, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

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Análisis de requisitos

Cocepto de patrón de diseño

Un patrón de diseño de tiempo real es una solución probada que se
puede aplicar con éxito en el diseño de aplicaciones de tiempo real.
Es un esqueleto básico que cada diseñador adapta a las peculiaridades
de su aplicación y deben cumplir las siguientes características:
Se debe haber comprobado su efectividad resolviendo problemas similares en

ocasiones anteriores.

Deben ser reutilizables, esto es, se han de poder aplicar a diferentes problemas de

diseño en distintas circunstancias.

Hay diferentes puntos de vista para definir lo que es un patrón de
diseño:
Pueden abordar aspectos de muy bajo nivel, como ocurre en el diseño de algoritmos

de búsqueda u ordenamiento de listas.

Otros patrones son complejos subsistemas parametrizados de determinados dominios,

scadas (Supervisory Control And Data Acquisition), comunicaciones, etc.

Aquí, los patrones de diseño son descripciones de conjuntos reducidos de clases y

objetos que colaboran para resolver un problema de diseño general.

Santander, 2012

Métodos, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

J.M. Drake

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Metodos, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

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Análisis de requisitos

Elementos de un patrón de diseño.

junto con

El nombre: permite describir mediante una o dos palabras un
problemas de diseño
soluciones y
consecuencias.
El problema: describe el contexto en el que aplicar el patrón.
La solución: describe los elementos que constituyen el
diseño, las relaciones entre ellos, sus responsabilidades y sus
colaboraciones.
Las consecuencias: son los resultados que obtienen con su
aplicación,
e
inconvenientes.

haciendo

hincapié

sus

en

sus

ventajas

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Métodos, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

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Metodos, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

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Análisis de requisitos

Términos relativos a la concurrencia

Tarea (Task): actividad de duración prolongada, con estado y con intervalos de
habilitación y deshabilitación. Mientras está habilitada, compite con otras tareas por el
acceso a recursos compartidos.
Stream de eventos (EventStream): secuencia potencialmente infinita de eventos de un
determinado tipo, que provocan la ejecución de respuestas o tareas.
Interrupción (Interrupt): Tipo especial de evento generado por una línea hardware del
procesador.
Respuesta a evento (EventResponse): Actividad de vida corta, sin estado y con
características de run-to-completion, esto es, una vez lanzada no se puede deshabilitar
hasta su terminación. Así mismo, entre la respuesta a un evento y a otro no se guarda
estado ni información.
Thread: Hilo de ejecución concurrente proporcionado por el sistema operativo para la
ejecución tanto de tareas, como en ocasiones, de respuestas a eventos.
(EventHandler): Mecanismo de ejecución concurrente
Manejador de evento
proporcionado por el sistema operativo, diferente a los threads, que generalmente se
utilizan para implementar respuestas a eventos hardware o temporizados.
Trabajo (Job): Cada una de las ejecuciones de una tarea o una respuesta a un evento en
un thread o manejador de evento del sistema.

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Análisis de requisitos

Elementos que implementan la concurrencia.

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Análisis de requisitos

Términos relativos al despliegue y ejecución

la configuración de despliegue y/o

Plan de despliegue (Deployment Plan): Información que describe la asignación de los thread
o módulos a los nudos de procesamiento de la plataforma distribuida en la que se ejecuta la
aplicación. Incluye el mecanismo de comunicación entre thread o módulos si la plataforma
tiene mecanismos de comunicación alternativos.
Código ejecutable (Execution Code): Código de la aplicación en un formato adecuado para
que pueda ser ejecutado por el ejecutivo (run-time) de un nudo procesador. Puede recibir como
parámetros de ejecución
la configuración de
planificabilidad.
Partición (Distributed Partition): Sección del código ejecutable de la aplicación que se
ejecuta en un determinado nudo de la plataforma de ejecución, cuando ésta es distribuida.
Configuración de despliegue (Deployment Configuration): Conjunto de datos que son
pasados en la ejecución de una aplicación y que establecen la asignación de los recursos de la
plataforma a los elementos lógicos de la aplicación. Cuando la aplicación es distribuida pueden
existir una configuración de despliegue específico por cada partición.
Configuración de planificabilidad (Scheduling Configuration): Conjuntos de datos que son
pasados en la ejecución de una aplicación y que establecen los valores de los parámetros de
planificación que deben ser asignados en a los threads, manejadores de eventos, sesiones de
comunicación y mecanismos de sincronización para que sea planificable la aplicación que se
ejecuta. Puede ser una sección de la configuración de despliegue.

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Análisis de requisitos

Términos relativos al modelo de tiempo real

Situación de tiempo real (Real-time situation): Modo de operación de una aplicación de tiempo real. Definida por: (1)
Los eventos que atiende, (2)el patrón de activación de los eventos, y (3) los requisitos temporales de las respuestas. Es
el objeto del análisis planificabilidad.
Modelo de tiempo real (Real-time model): Abstracción que describe el comportamiento temporal de un sistema de
tiempo real, de la plataforma en que se ejecuta y del requerimiento de actividad que le requiere el entorno. Se utiliza
como base del análisis de planificabilidad de la aplicación.
Modelo de la plataforma (Real-time platform model): Sección del modelo de tiempo real que es independiente de la
aplicación en sí. Describe la capacidad de los recursos de la plataforma, así como la parte de la esta capacidad que es
consumida por tareas de background (atención a los timers, drivers, planificador, etc.) que se ejecutan en ella, e incluso
incluye el modelo de otras aplicaciones diferentes a la que se analiza, que se va a ejecutar en la plataforma
concurrentemente con ella.
Modelo de los módulos lógicos (Real-time logic model): Sección del modelo de tiempo real, que contiene los modelos
de los elementos que constituyen la aplicación. Describe la capacidad de procesamiento que requiere la ejecución de su
código, las características de los elementos de sincronización que garantiza el acceso seguro a sus datos, y en ciertos
casos de los threads y tareas que se introducen con la instanciación de los módulos de la aplicación.
Modelo reactivo (Real-time reactive model): Modelo parametrizado compuesto por la descripción que puede atender
una aplicación. Es la parte del modelo que se deriva de la aplicación y no del entorno sobre el que opera.
Modelo de carga de trabajo (Workload model): Sección del modelo reactivo que describe el patrón temporal de
generación de eventos que va a ser requerido a la aplicación. Es un modelo del entorno.
Transacción (End to End Flow Transaction): Sección del modelo reactivo que describe la respuesta de la aplicación a
un determinado tipo de evento. Describe el tipo de evento del que es respuesta, las tareas que componen la respuesta y
las relaciones de flujo que existen entre ellas, y los requisitos temporales que se deben cumplir.
Requisitos temporales (Timing requirement): Especificación de los requisitos temporales que deben ser satisifechos
por la aplicación. Pueden ser relativos a la finalización de una tarea de la respuesta con referencia al instante en que se
generó el evento que la inició (requisito temporal global), de la duración de la ejecución de una tarea de la respuesta
(requisito temporal local), a la variabilidad de los tiempos de respuesta o ejecución (jitter) o a las tasas de cumplimiento
o incumplimiento de los plazos.

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Métodos, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

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Metodos, procesos y entornos para sistemas de tiempo real

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Análisis de requisitos

Términos relativos al análisis y diseño de tiempo real.

Análisis de planificabilidad (Schedulability Analysis): Evaluación de los tiempos
de respuesta de peor caso que se van a obtener en la ejecución de la aplicación de
acuerdo con el modelo de tiempo real que sirve de base. En el caso de que éstos sean
inferiores a los establecidos en los requisitos temporales, se puede garantizar que la
aplicación va a ser planificable durante su ejecución.
Asignación optima de prioridades (Optimized Priority Assigment): Permite evaluar
a partir del modelo de tiempo real los valores de los parámetros de planificación que
pueden ser asignados a los threads, canales de comunicación y elementos de
sincronización para alcanzar la planificabilidad de la aplicación.
Cálculo de holguras (Slack Calculus): Permite evaluar a partir del modelo de
tiempo real la holgura con la que se satisfacen los requisitos temporales, o lo que
falta para que se satisfagan. La holgura
  • Links de descarga
http://lwp-l.com/pdf1125

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