Descripción y contextualización de la asignatura

El objetivo principal es proporcionar al alumno los conceptos y métodos fundamentales para abordar el análisis, diseño e implementación de sistemas de tiempo real y, más específicamente, de los sistemas empotrados de control.

Los sistemas informáticos de tiempo real se utilizan en diversos campos de aplicación como el control de procesos, aviones, automóviles y trenes, sistemas de control de tráfico, comunicaciones, satélites, electrónica de consumo y, en general, en todas aquellas aplicaciones del ordenador en las que se hace necesario conseguir una sincronización estricta entre sus actividades y un sistema externo con dinámica propia.

La característica más importante de estos sistemas es que sus acciones se deben ejecutar en intervalos de tiempo determinados por la dinámica de los sistemas físicos que supervisan o controlan. Además, el tiempo de respuesta de todas las actividades se debe garantizar incluso en situaciones de sobrecarga transitoria. Por ello, el comportamiento de estos sistemas debe ser determinista.

Por otro lado, pueden tener requisitos estrictos de fiabilidad y seguridad. Muchos de estos sistemas están empotrados en otros sistemas, lo que implica normalmente que disponen de recursos limitados en cuanto a potencia de procesador, memoria, etc. si se los compara con otro tipo de sistemas informáticos. En su mayoría deben ejecutar varias actividades concurrentemente. Estas características hacen que el diseño y la implementación de sistemas de tiempo real presente características específicas que los diferencia del resto de sistemas informáticos.

En los seminarios y las prácticas se trata de afianzar al alumno en los conceptos teóricos que va adquiriendo a lo largo del curso. Durante los mismos, el alumno aplicará los conceptos adquiridos (tanto en las clases magistrales como mediante el trabajo personal) para analizar, diseñar y desarrollar aplicaciones de sistemas empotrados de control.

Se trata de una asignatura con un claro carácter horizontal que permitirá al alumno desarrollar aplicaciones de control y automatización con requisitos temporales en diferentes campos de aplicación.

Se basa en los conocimientos adquiridos en la asignatura Sistemas Informáticos Industriales. Por lo que se recomienda cursar dicha asignatura con antelación.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la

realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se

activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes

serán informados puntualmente

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

En esta asignatura se utilizan diversas metodologías, dependiendo de la modalidad de enseñanza:

- Modalidad magistral: se impartirán exposiciones de contenido teórico por parte del docente.

- Modalidad de Seminario: se impartirán breves exposiciones teórico/prácticas por parte del docente dedicando parte del tiempo presencial a la realización de actividades individuales y grupales en el ordenador con la herramienta GNAT-GPS, con el fin de poner en práctica los conceptos teórico-prácticos adquiridos.

- Modalidad de Laboratorio: En las 3 primeras sesiones se realizarán ejercicios de creación, sincronización y comunicación de tareas en el ordenador. Algunos de los ejercicios requieren de preparación previa por parte del alumno. En las 4 últimas sesiones el alumnado realizará en grupo el diseño y desarrollo de dos aplicaciones empotradas realizadas sobre maquetas reales: Sistema de de control en tiempo real de una maqueta de temperatura (GEME) y Control Remoto de un vehículo LEGO NXT Mindstorms, utilizando en ambas programación concurrente y técnicas de tiempo real.

Prueba escrita: 70%

Seminario/Laboratorio: 30% divididas en:

Trabajos individuales: 20%

trabajos en grupo 10%

Para aprobar la asignatura se debe obtener al menos un 50% de la nota.

La renuncia a la evaluación continua será notificada por correo electrónico a la

coordinadora de la asignatura.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Prueba escrita: 70%

Prueba de Laboratorio: 30%

Para aprobar la asignatura se debe obtener al menos un 50% de la nota.

Temario

TEMARIO TEORICO (20 Sesiones de 1,5h):



Tema 1. Introducción a la asignatura. Aspectos básicos. Contextualización. Metodología docente. Evaluación.

Tema 2. Conceptos básicos de sistemas de Tiempo Real. Atributos temporales. Características principales. Ejemplos de sistemas de tiempo real. Arquitecturas síncrona y asíncrona.

Tema 3. Conceptos básicos de concurrencia. Procesos y threads. Comunicación y sincronización basada en variables compartidas. Comunicación y sincronización basada en mensajes.

Tema 4. Gestión del tiempo. Sistemas de referencia estándar. Medida del tiempo y relojes. Retardos y

activación de tareas. Tareas periódicas y esporádicas. Límites temporales (timeouts). Requisitos

temporales. Marco temporal de ejecución.

Tema 5. Diseño de sistemas de tiempo real. Métodos y herramientas. Fases del diseño. Diseño

arquitectónico. Componentes de tiempo real. Realización. Componente periódico, esporádico,

protegido y pasivo.

Tema 6. Planificación de tareas. Planificación cíclica. Ejecutivos cíclicos. Características. Planificación basada en prioridades. Asignación de prioridades. Análisis de los tiempos de respuesta. Acceso a recursos compartidos. Bloqueos directos e indirectos. Protocolos de herencia de prioridad. Planificación dinámica.



DESARROLLO DEL TEMARIO DE SEMINARIOS (10 sesiones 1,5 horas):



- Concurrencia en ADA.

- Gestión del tiempo en ADA

- Diseño de sistemas de tiempo real

- Planificación de tareas en ADA



DESARROLLO DEL TEMARIO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO (7 sesiones con un total de 15 h):

Sesión 1- Concurrencia: creación de tareas

Sesión 2- Concurrencia: comunicación basada en variables compartidas.

Sesión 3- Realización de tareas de Tiempo Real.

Sesión 4- Prácticas con maquetas GEME

Sesión 5- Prácticas con maquetas GEME

Sesión 6- Prácticas con maquetas LEGO

Sesión 7- Prácticas con maquetas LEGO

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Documentación correspondiente a las transparencias de apoyo a la teoría, seminarios y laboratorio se encuentra en el aula virtual de la asignatura.

Bibliografía básica

Sistemas de Tiempo Real y Lenguajes de Programación (3ª Edición). Alan BURNS y Andy WELLINGS. Editorial:ADDISON-WESLEY Iberoamericana España (2003). ISBN: 8478290583 (versión original: http://www.cs.york.ac.uk/rts/books/RTSBookThirdEdition.html)



Concurrent and Real-Time Programming in Ada. Alan Burns y Andy Wellings. Cambridge University Press (2007). ISBN-13: 9780521866972.

Bibliografía de profundización

M. H. Klein, T. Ralya, B. Pollack, R. Obenza, M. Gonzalez Harbour. "A Practitioner's Handbook for Real-time



Analysis". Software Engineering Institute (1993).



L.P.Briand, D.M. Roy. Meeting Deadlines in Hard Real-Time Systems. The Rate Monotonic Approach. IEEE



Computer Society (1997).



Ada 2005 Reference Manual, Language and Standard Libraries“. S. Tucker Taft, Robert A. Duff, Randall L.



Brukardt, Erhard Ploedereder, Pascal Leroy. International Standard ISO/IEC 8652/1995 (E) with Technical Corrigendum 1 and Amendment 1, Ed. Springer (2005). ISBN-13: 978-3-540-69335-2.

Revistas

Real Time Systems http://www.springerlink.com/content/100334/

Enlaces

Comité Español de Automática - Grupo de Computadores y Control



http://www.cea-ifac.es/wwwgrupos/treal/index.html



IEEE Computer Soc. Real Time Systems Committee http://tcrts.org/



IEEE Computer Soc. Real Time Systems Committee http://tcrts.org/



AdaCore. The GNAT Pro Company: http://www.adacore.com



Comité Español de Automática. http://www.cea-ifac.es/



AdaCore. The GNAT Pro Company: http://www.adacore.com



IFAC-International Federation of Automatic Control. http://www.ifac-control.org/