Systemy czasu rzeczywistego. Czynnik czasowy. Podział systemów czasu rzeczywistego. Specyfika systemów czasu rzeczywistego

Transkrypt

1 Systemy czsu rzeczywistego Czynnik czsowy System czsu rzeczywistego (ng. rel- time system), to system komputerowy w którym oliczeni są przeprowdzne współieżnie z przeiegiem zewnętrznego procesu i mją n celu ndzorownie, sterownie lu terminowe regownie n zchodzące w procesie zdrzeni. W systemie czsu rzeczywistego wyniki oliczeń (poprwność dziłni) zleżą nie tylko generownych dnych le i od upływjącego czsu. chrkter jkościowy czsu - różn kolejność zdrzeń wpływ n zchownie i odpowiedź systemu; chrkter ilościowy czsu - rekcj systemu zleży od ilości czsu (upływu czsu). Specyfik systemów czsu rzeczywistego Podził systemów czsu rzeczywistego zleżność od otoczeni współieżność, punktulność, ciągłość dziłni, przewidywlność. systemy o twrdych wymgnich czsowych (ng. hrd rel-time systems), systemy o miękkich wymgnich czsowych (ng. soft rel-time systems), systemy o solidnych wymgnich czsowych h( (ng. firm rel-time systems). 1

2 Systemy wudowne Przykłdy metodyk czsu rzeczywistego System wudowny (ng. emedded system), to system komputerowy stnowiący część większego systemu i wykonujący istotną część jego funkcji. Trzy podstwowe grupy zstosowń: komputerowe ukłdy sterowni przemysłowymi procesmi ciągłymi (ng. computer process control), komputerowe ukłdy sterowni procesmi dyskretnymi (ng. computer mnufcturing control), komputerowe ukłdy dowodzeni (ng. comnd nd control systems). Istnieje kilk metodyk pozwljących n uwzględnienie zgdnień czsu rzeczywistego: metodyk Wrd-Mellor, metodyk Htley -Pirhi, metodyk Lvi-Hrel, inne metodyki. Cechy wspólne różnych metodyk Trzy podstwowe spekty, które powinny yć uwzględnione w kżdej metodyce (nie tylko czsu rzeczywistego!): modele, metody, nrzędzi. Cztery odmienne punkty widzeni, które powinny yć uwzględnione w opisie kżdego systemu: zewnętrzny punkt widzeni i (specyfikcj), orgnizcyjny punkt widzeni (struktur), punkt widzeni uwzględnijący zchownie (dynmik), punkt widzeni uwzględnijący zsoy (sprzęt). Metodyk Wrd-Mellor Metodyk Wrd-Mellor, zproponown przez Pul T. Wrd orz Stephen J. Mellor, zwn tkże: Strukturlnym Projektowniem Systemów Czsu Rzeczywistego SDRTS (ng. Structured Design for Rel-Time Systems), lu Strukturlną Anlizą Systemów Czsu Rzeczywistego RTSA (g. (ng. Rel-Time Structured Anlysis) jest rozszerzeniem klsycznych metod strukturlnych SA/SD (DeMrco, Yourdon i Constntine) n zstosowni czsu rzeczywistego. 2

3 Modele w metodyce Wrd-Mellor Modele (schemty trnsformcyjne). Model zsdniczy (ng. essentil model) - specyfikcj systemu w klsycznym y rozumieniu, tj. dw (pod)modele: otoczenie w którym dził system, zchownie systemu - rekcj n zdrzeni zchodzące w otoczeniu. Model implementcyjny (ng. implementtion model) - trzypoziomowy opis rozwiązni: ą poziom procesorów (podził funkcji i dnych w systemie rozproszonym pomiędzy procesory/komputery), poziom zdń (zdni przypisne do poszczególnych procesorów), poziom modułów (podził zdni n moduły - struktur zdni). Skłdniki digrmów Wrd-Mellor Dw podstwowe nrzędzi opisu systemu: zmodyfikowne (rozszerzone) digrmy przepływu dnych DFD (ng. Dt Flow Digrm): przepływy dyskretne przepływy ciągłe digrmy przepływu sterowni CFD (ng. Control Flow Digrm): dziłnie (wyznczenie sterowni) sygnły sterujące Trzy rodzje sygnłów sterujących: Enle E - gotowość, tj. dopuszczenie do dziłni jeśli są spełnione wrunki (dne wejściowe określone), Disle D - odwołnie stnu gotowości, Trigger T - uzleżnienie stnu gotowości od sygnłu. Niektóre włsności digrmów DFD/CFD Digrm DFD/CFD - przykłd (1) Metod Wrd-Mellor (digrmy DFD/CFD) umożliwi m.in.: hierrchizcję i uszczegółwinie opisu (w nstępujących, kolejnych dwóch przykłdch funkcj wżenie jest rozpisn n olicz i edytuj, czy podonie jk dodne zostły mgzyny dnych VAT, rt i cennik ), dopuszczlność stosowni innych form opisu niż digrmy (po wyczerpniu procesu dekomponowni), np.: modele utomtowe (tlic lu grf przejść), języki procedurlne wysokiego poziomu, specyfikcje formlne (ze specyfikcją pre- i postwrunku). opertor wyór wg wg rozpocznij wżenie potwierdzenie wyoru wżenie koniec wżeni koniec edycji etykiet drukrk Sterownik wgi (wersj uproszczon) 3

4 Digrm DFD/CFD - przykłd (2) Inne formy zpisu w metodyce Wrd-Mellor potwierdzenie wyoru opertor STEROWANIE wyór E/D T VAT rt SPOCZYNEK potwierdzenie wyoru <E> OBLICZ cenę cennik koniec edycji WAŻENIE wg OBLICZ cenę 1.0 rozpocznij wżenie cen koniec wżeni koniec edycji EDYTUJ etykietę 2.0 etykiet EDYCJA koniec wżeni <D> OBLICZ cenę <E> EDYTUJ etykietę wg drukrk Sterownik wgi Mszyn skończenie stnow dl modułu sterownie Specyfikcj i projektownie w metodyce Wrd-Mellor Konstrukcj modelu otoczeni: schemt kontekstu (otoczenie systemu, grnic między ę systemem otoczeniem), list zdrzeń (zchodzących w otoczeniu - rekcj n nie systemu), Konstrukcj modelu zchowni: schemt trnsformcji, funkcje systemu (rekcj systemu n zdrzeni zewnętrzne), schemt dnych (struktury dnych związne z przepływmi i mgzynowniem dnych), Konstrukcj hierrchicznego schemtu trnsformcji ji( (wrstwy): procesory (podził n podsystemy relizowne n oddzielnych procesorch), zdni (dekompozycj podsystemu n zdni), moduły (podził zdni n moduły). Dw pierwsze etpy konstruowni to specyfikcj, trzeci zś to projektownie. Kontekst w metodyce Wrd-Mellor Konstrukcj modelu otoczeni, więc definiownie kontekstu, odyw się z zstosowniem nstępujących reguł: system jest reprezentowny jko pojedyncz trnsformcj, nie pokzuje się połączeń między oiektmi otoczeni, tj. definiuje się tylko połączeni między systemem otoczeniem, elementy otoczeni (współdziłjące z systemem) są oznczone jko elementy terminlne (prostokąty), mgzyny dnych zwierją dne dzielone przez system i otoczeniem jednk ich pornie wymg ktywności systemu, przepływ dnych między systemem otoczeniem odpowid relcji producent-konsument, z tym że konsument jest zwsze zdolny do przejęci dnych. 4

5 Zdrzeni w metodzie Wrd-Mellor Brdzo istotne jest zdefiniownie kompletnej listy zdrzeń (w tym tkże sytucji łędnych). Ze zdrzenimi związne są nstępujące wrunki: zdrzeni powstją wyłącznie n zewnątrz systemu (w jego otoczeniu), kżde wydrzenie musi się spotkć z rekcją systemu, zdrzeni pojwiją się w pewnych momentch ( więc nie trwją stle). Wskzówki konstrukcyjne w fzie projektowni Fz projektowni w metodyce Wrd- Mellor oejmuje j trzy modele (procesory, zdni, moduły) do których stosuje się nstępujące kryteri: stopniowe usuwnie idelizcji modelu (np. uwzględninie czsów, sytucje łędne, skończon pojemność mgzynów dnych), uszczegółwinie w fzie dekompozycji, np. wyór rodzju procesorów, określnie rodzjów prmetrów czsowych, podoieństwo lgorytmów w wrstwie modułów, poszukiwnie typów dnych wspólnych dl grup modułów. Metodyk Lvi-Hrel Opis systemu z trzech punktów widzeni digrm opercji digrm stnów funkcjonlność zchownie opis systemu struktur Trzy modele metodyki Lvi-Hrel Trzy modele zintegrownego g środowisk STATEMATE (dostrczjącego trzech języków grficznych) skłdjące się n metodykę: model strukturlny - rozicie n komponenty fizyczne wrz z informcją przepływjąc pomiędzy nimi, model funkcjonlny - opis sttyczny opercji relizownych przez system, model zchowni - sposó regowni przez system n zchodzące zdrzeni orz generownie nowych zdrzeń. digrm modułów 5

6 Skłdniki digrmów modułów Skłdniki digrmów opercji moduły funkcje/opercje mgzyny dnych mgzyny dnych przepływ informcji (dnych) przepływ dnych związny z funkcjmi sterownie Moduły fizyczne systemu orz otoczeni, tkże dne/sygnły przepływjące pomiędzy elementmi. Ogólnie, duże podoieństwo do digrmów modułów, tkże do digrmów DFD/CFD. Skłdniki digrmów stnów H stn przejście pomiędzy stnmi stn początkowy stn końcowy histori ( tkże inne sytucje) Digrm zuje n modelu utomtowym + rozszerzeni umożliwijące: dekompozycję, strukturyzcję, współieżność, itd. Etykietownie łuków w digrmch stnów zdrzenie[wrunek]/kcj Interpretcj etykiety: możliw jest relizcj przejści przedstwion przez łuk, jeżeli spełniony jest wrunek wrunek, orz wystąpi zdrzenie zdrzenie, przy czym wykonywn jest opercj kcj. Etykietownie nie jest oowiązkowe, le też jej elementy mogą wystąpić w wielu miejscch digrmu. 6

7 Superstn - koncepcj Rozwinięcie superstnu -przykłd Zgnieżdżnie stnów niższego poziomu (hierrchizcj). Opercj zgnieżdżni stn 1 Superstn stn 2 s2 s21 s1 s22 o ) ) s1 s21 s22 stn 3 Strzłk swoodn do s21 (w superstnie) jest wykorzystywn w rozwinięciu superstnu. Histori (w superstnie) Uprszcznie digrmów - przejści wrunkowe Możliwość zpmiętni stnu osttnio odwiedznego (w superstnie), tk y w nstępnym wejściu przejść do tego stnu. Stn zznczony jko początkowy jest wykorzystywny tylko przy pierwszym wejściu do superstnu. 7

8 Uprszcznie digrmów - wyór przejści Różne notcje superstnu (ortogonlność) Możliwość stosowni odpowiednich do potrze notcji. Tkże wskznie występującej współieżności (s2, s3). Digrmy stnów - dekomopozycj OR Digrmy stnów - dekomopozycj AND o A c C S o A c C i s1 s 2 s 1 i s 21 s 22 B d B d s s o ) ) Łuk reprezentuje przerwnie. Łuk d reprezentuje powrót z przerwni - konieczność wprowdzeni strzłki wewnętrznej do B w superstnie. s 1 i s 211 c s 213 s 221 e s 212 s 222 Konstrukcj metodą kolejnego uściślni. Linie przerywne - współieżność. d s 223 8

9 Konstrukcj systemu w metodyce Lvi-Hrel Metodyk zlec itercyjne i ewolucyjne konstruownie systemu w nstępujących krokch: sformułownie wymgń z klientem, interfejs system-otoczenie (wykorzystnie DFD), część opercyjn systemu (digrmy stnów), dekompozycj modulrn z zstosowniem kryteriów umożliwijących wielokrotne użycie, nliz wydjności i ocen dokumentów, rchitektur sprzętow orz komunikcj, identyfikcj zdń dl podsystemów, moduły i ich interfejsy, nliz dynmiczn i część sterując z użyciem digrmów stnów, dnie spójności modelu, prototypownie, symulcj. 9