Desarrollo De Sistemas En Tiempo Real

Desarrollo de sistemas en tiempo real

Los sistemas de tiempo real tienen unas características propias que hace que su desarrollo sea aún más difícil que el de la mayoría del resto de los sistemas informáticos:

• Son sistemas inherentemente concurrentes en los que hay varios flujos de control ejecutándose simultáneamente e interaccionando, accediendo a recursos comunes y comunicándose y sincronizándose entre ellos. El desarrollo de sistemas concurrentes es más complejo por la posibilidad de problemas adicionales como el bloqueo, la inversión de prioridades, etc.

• Interactúan directamente con sistemas físicos. Es muy habitual encontrar sistemas que tienen una relación a muy bajo nivel con dispositivos físicos para lectura de datos para monitorizar los sistemas controlados y para escritura de datos para su control.

• Su funcionamiento depende habitualmente de estímulos procedentes del entorno (se suelen clasificar dentro de los llamados sistemas reactivos, que actúan dando respuesta a un estímulo exterior). La frecuencia de los estímulos exteriores es unas veces periódica, otras sigue una distribución de probabilidad y, en ocasiones, es desconocida.

• Se desarrollan en arquitecturas físicas muy variadas, no solo en ordenadores tradicionales, sino en otros dispositivos electrónicos autónomos, desde vehículos a teléfonos móviles, pasando por un amplio abanico. A este tipo de sistemas de tiempo real se les llama empotrados (embedded real-time systems). Es habitual que esos sistemas empotrados impongan fuertes restricciones en varios aspectos. Por un lado, los recursos físicos con los que se cuenta, como memoria y capacidad de cálculo, suelen estar muy ajustados, lo que incide en una mayor dificultad para encontrar una solución viable. Los recursos software, como bibliotecas de funciones o sistemas operativos, pueden también estar limitados, ya que es habitual la ausencia de versiones para estos entornos no estándares.

• Tienen el requisito no funcional adicional de los plazos temporales de las respuestas. Este requisito hace necesario el análisis de la planificabilidad del sistema, que establece si se pueden cumplir o no los plazos temporales y, si no se puede, cuales son los que fallan.

Definiciones básicas de STR

Un Sistema de Tiempo Real, se define como: Un sistema en el que el tiempo en que se produce su salida es significante. Esto es debido a que generalmente la entrada corresponde a algún instante del mundo físico y la salida tiene relación con ese mismo instante. Entre los elementos principales de un STR, se encuentran un sistema de control, interactuando con el mundo físico a través los sensores, quienes capturan datos para ser procesados y enviar la respuesta de retorno al mundo físico a través de los actuadores.

Por otra parte, dentro de las características propias del dominio de STR se encuentran los requisitos de tiempo, de seguridad y fiabilidad, que vistos desde el modelo de calidad estándar ISO 9126-1 corresponderían con las características de calidad: Eficiencia, Funcionalidad y Fiabilidad, respectivamente.

Tecnología de software de STR

Las herramientas y la tecnología de software que se usan para construir otros tipos de sistemas no sirven para el software de tiempo real

• No son suficientemente fiables

• Sólo contemplan el tiempo de respuesta medio, no el peor

• No garantizan los requisitos temporales

Las plataformas de desarrollo y ejecución suelen ser diferentes

• Es difícil hacer pruebas en la plataforma de ejecución

• Es difícil medir los tiempos con precisión

Bases de datos utilizadas

Las bases de datos son una pieza fundamental que conviene gestionar de manera eficaz para que todo funcione a la perfección. Existen muchas alternativas informáticas para manejarlas, por eso a veces cuesta decantarse por un producto u otro y al final la decisión siempre irá en función de pequeños inputs como el precio o el alcance que ofrezca cada candidato.

Sistemas operativos y lenguaje

Un lenguaje de programación de sistemas de tiempo real debe facilitar la realización de sistemas permitiéndoles ser:

• Concurrentes.

• Fiables.

• Con un comportamiento temporal analizable.

Hay varias clases de lenguajes de interés para Sistemas de Tiempo Real:

• Lenguajes ensambladores; flexibles y eficientes, pero costosos y poco fiables.

• Lenguajes secuenciales (Fortran, C, C++); necesitan un SO para concurrencia y tiempo real.

• Lenguajes concurrentes (Ada, Java,...) concurrencia y tiempo real incluidos en el lenguaje.

Sistemas CASE para STR

Los sistemas CASE empleados para el desarrollo de sistemas de software cuales quiera poseen un conjunto de herramientas que también son útiles para el desarrollo de un STR; no obstante, los aspectos que debería tener un sistema CASE para el desarrollo de STRs y que no se encuentran en los sistemas CASE convencionales son los siguientes:

• Representación

...