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Questions and Answers
Parmi les caractéristiques suivantes, lesquelles sont essentielles pour un système temps réel ?
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Le modèle à boucle infinie peut être utilisé pour les systèmes embarqués à base de microcontrôleurs.
Le modèle à boucle infinie peut être utilisé pour les systèmes embarqués à base de microcontrôleurs.
True
Les systèmes temps réel sont toujours non-déterministes.
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False
Quels sont les domaines d'application des systèmes temps réel ?
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Associez les types de systèmes temps réel à leurs caractéristiques.
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Quelles sont les trois composantes principales du développement d'un système embarqué temps réel ?
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Que sont les primitives du noyau temps réel ?
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Quel est l'avantage principal d'un système d'exploitation temps réel par rapport à un noyau classique ?
Quel est l'avantage principal d'un système d'exploitation temps réel par rapport à un noyau classique ?
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Un système d'exploitation temps réel peut être composé d'un noyau et d'un exécutif.
Un système d'exploitation temps réel peut être composé d'un noyau et d'un exécutif.
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Quel est le nom d'un système d'exploitation temps réel libre et populaire ?
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Quels sont les deux types d'ordonnancement des tâches ?
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Quelle est la différence entre un ordonnancement préemptif et non-préemptif ?
Quelle est la différence entre un ordonnancement préemptif et non-préemptif ?
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Study Notes
Cours Systèmes Temps Réel - Chapitre 1
- Le cours porte sur l'introduction aux Systèmes Temps Réel (STR).
- Le conférencier est Mariem TURKI.
- Le cours est pour LISI3, année universitaire 2024/2025.
Plan du Cours
- Introduction aux STR
- Domaines d'application des STR
- Contraintes de temps des STR
- Développement d'applications temps réel
- Conclusion
Introduction
- Un système embarqué est un système informatique dont les moyens de calcul sont intégrés au procédé qu'il contrôle.
- Les contraintes des systèmes embarqués incluent:
- L'encombrement (poids, taille, forme)
- Ressources limitées
- Consommation d'énergie (embarquée ou ambiante)
- Coût
Introduction (suite)
- Généralement, il existe deux modèles de programmation pour les systèmes embarqués :
- Modèle à boucle infinie (Foreground/Background, Super-loops)
- Modèle basé sur un système d'exploitation (RTOS)
Introduction (suite) - Modèle à boucle infinie
- Ce modèle est utilisé principalement pour les petits systèmes embarqués à base de microcontrôleurs.
- Il comprend une boucle infinie principale qui exécute des instructions séquentielles et appelle des fonctions.
- Le traitement est basé sur des interruptions de service (ISR) déclenchées par des événements matériels.
- Le temps de réponse dépend du temps d'exécution requis par toutes les tâches de la boucle, le rendant potentiellement non déterministe.
Programmation avec RTOS
- Les systèmes embarqués utilisent souvent les RTOS pour une meilleure gestion des applications.
- Cette approche utilise des couches d'abstraction par dessus le matériel.
La notion de « temps réel »
- Un système est temps réel si l'exactitude d'une application dépend non seulement du résultat correct, mais aussi du moment où ce résultat est produit.
- Cela comprend:
- Exactitude logique : sorties appropriées par rapport aux entrées.
- Exactitude temporelle : les sorties au bon moment selon les contraintes temporelles précisées.
La notion de « temps réel » (suite)
- L'échelle de temps varie selon les applications. Cela peut aller de la microseconde (radar) à des mois et années (système de navigation spatiale).
Contraintes temporelles
- La satisfaction de la notion de temps réel requiert le respect des échéances (délais) spécifiques à chaque application.
- Les systèmes temps réel sont catégorisés en fonction de leur tolérance aux échéances:
- Mou/Lâche
- Strict/Dur
- Ferme
- Multi-critique
Contraintes temporelles - Temps réel strict/dur (Hard Real Time)
- La réponse du système dans le délai est critique, l'absence de réponse est catastrophique.
- Exemples: fonctions critiques dans l'aéronautique, l'automobile, le transport ferroviaire, et les véhicules spatiaux.
Contraintes temporelles - Temps réel ferme (Firm Real Time)
- La réponse du système est essentielle mais des erreurs ponctuelles dans le respect des délais sont tolérées dans une certaine limite.
- Exemples : décodage vidéo, téléphonie.
Contraintes temporelles - Temps réel relatif/mou (Soft Real Time)
- La réponse après le délai est d'importance, mais pas catastrophique. L'importance de la performance est dégradée si les délais sont manqués.
- Exemples: distributeurs automatiques de billets, jeux vidéo.
Contraintes temporelles - Temps réel multi-critiques
- Les sous-systèmes ont des degrés de criticité variables.
- Exemples: contrôle aérien.
Domaines d'application des STR
- Les STR sont présents dans différents systèmes de transport, la robotique de production, les systèmes d'acquisition/surveillance, la domotique, la téléphonie mobile et les objets connectés.
Caractéristiques d'un STR
- Déterminisme : la réponse est connue à l'avance et constante pour les mêmes entrées.
- Prévisibilité : les performances sont définies à l'avance pour respecter les contraintes de temps.
- Fiabilité : capacité du système à exécuter ses fonctions correctement dans des conditions normales d’utilisation et respecter les contraintes temporelles.
- Sécurité de fonctionnement : même les experts peuvent faire des erreurs.
Domaines mis en jeu
- Développement STR : Electronique (processeurs dédiés, FPGA), Automatique (régulation, lois de commande) et Informatique (langages de programmation, systèmes d'exploitation).
Architecture d'un système temps réel
- Couches: Application temps réel, Exécutif temps réel (Ordonnanceur, Gestion des Ressources, primitives de communication) et Matériel.
Systèmes d'exploitation temps réel (OS Temps Réel)
- OS de petite taille conçu pour les applications de contrôle-commande.
- Déterminisme : Exécution avec des contraintes temporelles.
- Les principales fonctions d'un noyau temps réel:
- Gestion des E/S (entrées/sorties)
- Ordonnancement des tâches
- Relations entre les tâches
Systèmes d'exploitation temps réel (suite)
- Les tâches sont les unités actives du système. Le noyau est actif seulement quand requis.
- L'algorithme d'ordonnancement détermine l'activation et gestion des tâches.
- Les priorités des tâches et l'utilisation des ressources sont considérées.
- Le démarrage des modules correspondants suit la décision d'activation.
- La tâche occupe le processeur jusqu'à la fin de son exécution.
Noyaux temps réel vs Noyaux classiques
- Efficacité, respect des délais, prédictibilité sont les avantages des noyaux temps réel comparés aux noyaux classiques.
RTOS (Real-Time Operating System)
- Les noyaux temps réel gèrent les tâches, les communications, et la mémoire.
- Les exécutifs temps réel sont des sur-couches qui offrent des services plus sophistiqués sur la base du noyau, comme la gestion du réseau, des fichiers etc.
- Un système d'exploitation temps réel est une implémentation complète d'un exécutif temps réel avec moyens de communication avec l'utilisateur (interface graphique ou commande).
Marché des RTOS
- Exemples d’exécutifs temps réel: VxWorks, QNX, LynxOS, Chorus, Nucleus RTOS, Windows CE.
- Exemples d’exécutifs libres: MicroC/OS-II, FreeRTOS, RTEMS.
- Exemples d’exécutifs dédiés: TinyOS, NXC.
- Des systèmes d’exploitation comme Linux peuvent être adaptatés/modifiés pour le temps réel.
Ordonnancement dans les Systèmes Temps Réel
- Hors-ligne : un ordonnancement déterministe effectué avant l’exécution (séquence).
- En-ligne : les décisions d'ordonnancement sont prises pendant l’exécution avec des algorithmes préemptifs ou non-préemptifs.
Ordonnancement préemptif/Non préemptif
- Non-préemptif : la tâche courante continue d’exécuter jusqu'à ce qu’elle cede la main.
- Préemptif : le système peut interrompre la tâche en cours pour un réordonnancement.
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Description
Ce quiz aborde l'introduction aux Systèmes Temps Réel dans le cadre du cours de LISI3 pour l'année universitaire 2024/2025. Vous explorerez les domaines d'application, les contraintes de temps et les modèles de programmation associés aux systèmes embarqués. Testez vos connaissances sur ce sujet essentiel pour les systèmes informatiques modernes.
