Introducción al tiempo real en sistemas empotrados

Presentación del tema: "Introducción al tiempo real en sistemas empotrados"— Transcripción de la presentación:

1 Introducción al tiempo real en sistemas empotrados
Master en Ingeniería de Sistemas Empotrados Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea Introducción al tiempo real en sistemas empotrados Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

2 Contenido Introducción Soporte de interrupciones
Conceptos de sistemas operativos Planificación en sistemas de tiempo real Mecanismos de sincronización y comunicación Planificación de tiempo real con recursos compartidos Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

3 Conceptos de Sistemas Operativos
CONTENIDO El sistema operativo como interfaz para las aplicaciones Modos de ejecución Threads y procesos Control de procesos. Cambio de contexto Gestión de la memoria Gestión de la entrada/salida Gestión de tiempos y temporización BIBIOGRAFIA Q. Li: Real-Time concepts for embedded systems. CMP Books, 2003. A. Lafuente: Sistemas Operativos II. Apuntes de la asignatura. Edición M.J. Rochkind: Advanced Unix Programming (2nd Edition), Addison-Wesley, 2004. C. Rodríguez, I. Alegria, J. Abascal, A. Lafuente: Descripción funcional de los sistemas operativos. Síntesis, 1994. S. Sánchez Prieto: Sistemas Operativos. Universidad de Alcalá de Henares, Servicio Editorial, 2005. A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne: Conceptos de Sistemas Operativos (7a edición). Willey, 2006. A.S. Tanenbaum: Modern Operating Systems (3rd edition). Prentice-Hall, 2008. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

4 El sistema operativo como interfaz para las aplicaciones
Los dos papeles del sistema operativo: Proporciona a las aplicaciones una interfaz (llamadas al sistema) para el acceso a los recursos. Arbitra y gestiona eficientemente el uso de los recursos. Qué es un recurso: Procesadores Memoria Dispositivos (de E/S, relojes, comunicaciones…) Ficheros Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

5 El sistema operativo como interfaz para las aplicaciones
SO Hw Interfaz de llamadas al sistema Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

6 El sistema operativo como interfaz para las aplicaciones
Las llamadas al sistema (system calls) proporcionan una interfaz homogénea que abstrae las características físicas de los recursos. Por ejemplo, una aplicación de reproducción de sonido funciona de la misma forma para reproducir un archivo sobre un disco duro o sobre una memoria flash. Las llamadas al sistema se utilizan como llamadas a funciones de biblioteca. Su especificación debe estar bien definida (p. ej., el man de Linux/UNIX). Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

7 Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila
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8 El sistema operativo como interfaz para las aplicaciones (cont)
También se denominan APIs. Estándares para compatibilidad de aplicaciones (p. ej: POSIX) Proporcionan un mecanismo único de entrada al sistema mediante cambio a modo protegido: La llamada se implementa mediante un trap. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

9 Modos de ejecución Las instrucciones máquina pueden ser normales o reservadas. Las instrucciones reservadas acceden a espacios (de memoria y de E/S) protegidos. Dos modos de ejecución: normal y protegido. Las instrucciones privilegiadas sólo pueden ejecutarse en modo protegido. Un programa se ejecuta, en principio, en modo normal. La instrucción de cambio de modo es privilegiada. ¿Cómo pasar a modo protegido para acceder a recursos necesarios (dispositivos de E/S, etc)? Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

10 Modos de ejecución Cambio de modo
Mecanismo unificado para paso de modo normal a modo privilegiado: vector de interrupciones (VI). Los servicios del sistema se implementan en espacio protegido mediante rutinas que se direccionan a través del VI. Rutinas de servicio de interrupción. Excepciones Llamadas al sistema operativo. Las rutinas se ejecutan bien asíncronamente (interrupciones), bien llamadas desde el programa (interrupciones programadas o traps). Mediante un instrucción especial de LM: INT El retorno de la rutina restaura el modo de ejecución anterior. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

11 Threads y Procesos Flujo de ejecución: Contexto de ejecución:
Secuencia de valores que adopta el registro Contador de Programa (PC) durante la ejecución de un programa. Requiere una pila (normalmente en memoria) para representar las llamadas/retorno a subrutinas). Contexto de ejecución: Estado del sistema asociado a la ejecución del programa. Incluye o puede incluir: PC, SP (puntero a pila), pila Estado del procesador Estado de la memoria Estado de la E/S Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

12 Threads y Procesos Ejemplo: un proceso con tres threads
(Extraído de Tanenbaum, 2008 © Prentice-Hall, Inc) Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

13 Ejemplo: creación de un proceso LINUX
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; printf("%d: Soy el padre!\n", getpid()); pid= fork(); if (pid == 0) printf("%d: Soy el hijo!\n", getpid()); else printf("%d: Soy el padre de %d\n", getpid(), pid); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); } Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

14 Ejemplo #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; printf("%d: Soy el padre!\n", getpid()); pid= fork(); if (pid == 0) printf("%d: Soy el hijo!\n", getpid()); else printf("%d: Soy el padre de %d\n", getpid(), pid); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); } #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; printf("%d: Soy el padre!\n", getpid()); pid= fork(); if (pid == 0) printf("%d: Soy el hijo!\n", getpid()); else printf("%d: Soy el padre de %d\n", getpid(), pid); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); } Código del padre (pid≠0) #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; printf("%d: Soy el padre!\n", getpid()); pid= fork(); if (pid == 0) printf("%d: Soy el hijo!\n", getpid()); else printf("%d: Soy el padre de %d\n", getpid(), pid); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); } Código del hijo (pid=0) Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

15 Ejemplo Hijo Padre #include <stdio.h> #include <unistd.h>
#include <stdlib.h> int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; printf("%d: Soy el padre!\n", getpid()); pid= fork(); if (pid == 0) printf("%d: Soy el hijo!\n", getpid()); else printf("%d: Soy el padre de %d\n", getpid(), pid); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); } #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; printf("%d: Soy el padre!\n", getpid()); pid= fork(); if (pid == 0) printf("%d: Soy el hijo!\n", getpid()); else printf("%d: Soy el padre de %d\n", getpid(), pid); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); } Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

16 Ejemplo: contexto de un proceso LINUX
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> char a; int f_ejemplo() { a= 'H'; printf("%d: Soy el hijo! (%c)\n", getpid(), a); return 0; } int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; a= 'P'; printf("%d: Soy el padre! (%c)\n", getpid(), a); pid= fork(); if (pid == 0) f_ejemplo(); else { printf("%d: Soy el padre de %d (%c)\n", getpid(), pid, a); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); ¿cuál es el valor de a? Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

17 Ejemplo: threads en LINUX
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <sched.h> #include <wait.h> void* pila; char memoria_pila[64*1024]; char a; int f_ejemplo() { a= 'H'; printf("%d: Soy el hijo! (%c)\n", getpid(), a); return 0; } int main (int argc, const char * argv[]) { int pid; a= 'P'; printf("%d: Soy el padre! (%c)\n", getpid(), a); pila= &memoria_pila[0]; pid= clone(&f_ejemplo, (char*) pila *64, SIGCHLD | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND | CLONE_VM, 0 ); printf("%d: Soy el padre de %d (%c)\n", getpid(), pid, a); printf("%d: Agur!\n", getpid()); exit(0); ¿cuál es el valor de a? Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

18 Threads y Procesos (cont)
Las entidades de ejecución son los procesos/threads. En terminología de TR, tareas (indistintamente). Un thread (hilo) es un flujo de ejecución con un contexto reducido PC, SP (puntero a pila), pila Estado del procesador Un proceso es un flujo de ejecución con un contexto ampliado Estado de la memoria Estado de la E/S Puede haber entidades de ejecución intermedias Sistemas combinados: un proceso incluye un conjunto de threads En este caso las entidades de ejecución/planificación son los threads Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

19 Threads y procesos Memoria a Hijo Padre a fork()
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20 Threads y procesos Memoria a Hijo Padre clone()
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21 Threads y Procesos Estados y grafo de transición
Nota: se toma aquí el proceso como entidad de ejecución, sin pérdida de generalidad. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

22 Control de procesos Representación
Bloque de Control de Procesos (PCB) Identificador. Estado del proceso. Información para la planificación (prioridad, quantum). Contadores de consumo de recursos (tiempo de CPU). Puntero a la pila del proceso En sistemas combinados: puntero a los threads del proceso (representados por TCBs). Puntero a los recursos de memoria (tablas de páginas). Puntero a los recursos de E/S (tabla de descriptores). Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

23 Control de procesos Representación
Los PCBs se enlazan en colas Una cola por estado Incluso para el estado ejecutándose. Proceso nulo: al menos un proceso preparado para ejecución. Estado bloqueado: una cola por cada condición de bloqueo. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

24 Control de procesos El sistema operativo como un sistema de colas
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25 Control de procesos Planificación
La planificación de procesos (o threads) es la función del sistema operativo que decide qué proceso va entrar a ejecutándose y cuándo. La realiza el scheduler. Se elige un proceso de entre la cola de preparados de acuerdo a un criterio: FCFS Prioridades Estáticas. Se asigna una prioridad al proceso cuando se crea y no cambia durante su ejecución. Dinámicas. A partir de una prioridad inicial, se ajusta durante la ejecución de acuerdo a determinados criterios (p. ej. consumo de CPU del proceso). Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

26 Control de procesos Planificación (cont)
Cuándo planificar: Sólo cuando la CPU queda libre porque el proceso ejecutándose termina o se bloquea: sistemas no expulsores Además, los sistemas operativos expulsores, sacan al proceso que está ejecutándose cuando ha consumido un quantum de tiempo: Combinado con FCFS: planificación de turno circular o Round-Robin cuando otro proceso llega a preparados. Le da la oportunidad de ejecutarse inmediatamente. Como veremos, combinada con prioridades estáticas esta planificación expulsora es adecuada para tiempo real. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

27 Cambio de contexto El cambio de contexto es el conjunto de operaciones necesarias para realizar una transición de un proceso (o thread) a otro: Guardar el contexto del proceso que abandona la CPU. Restaurar el contexto del proceso seleccionado por el scheduler. Transferirle el control. Además, actualizar la representación de los procesos en colas de PCBs. Implica manipular las pilas de procesos Se implementa en lenguaje máquina.

28 Una cola de bloqueados (por ejemplo)
Contexto de PB Se está ejecutando PA. Pila de PA Pila de PB Cola de ejecución PA Cola de preparados PB CPU SP BA de la Rut. de Atención Contexto de PA PB BA de la Rut. de Atención Se produce una interrupción (externa o trap). Se salva el contexto de PA. Cambio de estado de PA. Una cola de bloqueados (por ejemplo) Scheduler: elige a PB. Cambio de estado de PB. Manipulación del Stack Pointer para retornar al bloque de activación de PB. PA Se carga el contexto de PB en la CPU. Retorno de la interrupción. Se ejecuta PB. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

29 Gestión de la memoria Se refiere a la memoria principal (RAM), donde un programa almacena su código, sus datos y su pila. Gran diversidad de técnicas y políticas, dependiendo de si el programa se almacena: Estática o dinámicamente. Contiguo o en trozos. Algunas técnicas (paginación, memoria virtual) requieren importante soporte hardware: MMU, hoy en día on-chip. Almacenamiento secundario (memoria virtual). Las técnicas más elaboradas (memoria virtual) son incompatibles con el tiempo real. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

30 Gestión de la memoria Técnicas
Monitor residente Particionado Swapping Paginación y segmentación Memoria virtual Otras: solapamientos y rutinas de enlace dinámico Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

31 Gestión de la memoria Monitor residente
Para un único programa en memoria Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

32 Gestión de la memoria Particionado
Particionado fijo (MFT) Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

33 Gestión de la memoria Particionado
Particionado variable (MVT) Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

34 Gestión de la memoria Particionado
En particionado fijo se pierde espacio dentro de las particiones (fragmentación interna). ¿Qué hacer si llega un programa nuevo y la partición adecuada a su tamaño está ocupada? Encolarlo hasta que se libere. Ejecutarlo en una partición mayor libre. En particionado variable el espacio se pierde en los huecos entre programas (fragmentación externa). Tiende a aumentar (cada vez más huecos más pequeños): degradación de la memoria. Compactar para recuperar espacio. Implica reubicación dinámica. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

35 Gestión de la memoria Particionado
Políticas de asignación de huecos ¿En qué hueco almacenar un nuevo programa? ¿En el más ajustado al tamaño del programa? ¿En en más grande? ¿En el primero que se encuentre? Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

36 Gestión de la memoria Swapping
Un programa puede, durante su ejecución, abandonar la memoria. Implica reubicación dinámica de programas. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

37 Gestión de la memoria Paginación y segmentación
Los programas se dividen en trozos De igual tamaño (paginación) De tamaño variable (segmentación) Como consecuencia, un programa no aparece contiguo en memoria. Dirección virtual vs dirección física. Las direcciones donde se almacenan los trozos se guardan en tablas de páginas/segmentos. Traducción dinámica de direcciones Requiere importante soporte Hw: Unidad de gestión de memoria (MMU) Buffers de traducciones (TLB) Permite compartir páginas/segmentos entre programas. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

38 Gestión de la memoria Paginación
La tabla de páginas puede ocupar mucho espacio. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

39 Gestión de la memoria Segmentación
Produce fragmentación externa. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

40 Gestión de la memoria Sistemas combinados
Varios niveles de indirección. El último, siempre de paginación. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

41 Gestión de la memoria Memoria virtual
Se implementa sobre un sistema paginado. Permite la ejecución de programas no enteros. La referencia a una página no cargada en memoria provoca un trap de fallo de página y la búsqueda de la página en disco. Aún más soporte Hw: Bit de validez Trap de fallo de página Espacio en disco (swap) Soporte para el reemplazo de páginas Amplio soporte del sistema operativo: Política de reemplazo de páginas Políticas de asignación de espacio entre programas Introduce impredecibilidad en los tiempos de respuesta. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

42 Gestión de la memoria Solapamientos y enlace dinámico
¿Qué hacer si un programa no cabe en la RAM y no tengo soporte de MV? Se estructura el programa y se divide en trozos o solapamientos (overlays) Cada solapamiento, una función Se añade una rutina de enlace dinámico que gestiona la carga de las funciones en tiempo de ejecución. Las llamadas a funciones son ahora llamadas a la rutina de enlace con la función y sus parámetros como argumentos. Inicialmente se carga en memoria el programa principal y la rutina de enlace. Modernamente los sistemas operativos añaden este mecanismo (con otros propósitos): Dynamic Link Libraries o Run-Time Libraries. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

43 Gestión de la entrada/salida
Los dispositivos de entrada/salida son muy heterogéneos: Velocidad Representación de los datos Protocolos Operaciones Unidad de transferencia (bloques, caracteres…) Tipos de errores Modo de tratar la E/S: Encuesta, Interrupciones, DMA. Interfaz de los dispositivos unificada mediante Controladores Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

44 Entrada/salida Interfaz
Los Controladores de los dispositivos (Kdisp) ofrecen una interfaz entre los dispositivos y el nivel de lenguaje máquina. Elementos de la interfaz: Espacio de direcciones de E/S, que puede ser Memory-mapped Independiente del de memoria Operaciones de E/S mediante instrucciones máquina Memory-mapped: LOAD/STORE Espacios independientes: IN/OUT Las direcciones de E/S se asocian a los dispositivos (Registros de E/S) y tienen papeles específicos: Registros de estado Registros de datos Registros de control Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

45 Entrada/salida Modos Encuesta Interrupciones
Espera activa sobre Registro de Estado Acceso a Registro de Datos Interrupciones El dispositivo cuenta con una línea de interrupción Cuando se activa la interrupción, se ejecuta la Rutina de Servicio que gestiona la E/S: Comprobación sobre Registro de Estado Acceso Directo a Memoria (DMA) Los dispositivos de bloques no involucran a la CPU en el acceso a cada byte Se programa la operación de DMA Se ordena su inicio sobre un Registro de Control del KDMA El fin de la operación se anuncia mediante una interrupción La Rutina de Servicio a la Interrupción de DMA comprueba sobre un Registro de Estado. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

46 Gestión de la entrada/salida Manejadores de dispositivos (drivers)
Driver: código que monopoliza el acceso al dispositivo. El resto del sistema operativo es independiente del dispositivo. Un modelo de entrada/salida: cliente-servidor Las rutinas de E/S son clientes del driver. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

47 Gestión de la entrada/salida Manejadores de dispositivos (drivers)
Interfaz entre las Rutinas de E/S y el driver: Descriptor del Dispositivo, configurado por el driver: Estado del dispositivo Modo de operación Tablas de conversión Apuntador a la cola de peticiones Evento asociado al driver IORB (Input/Output Request Block) para especificar una petición al driver: Identificador del proceso cliente Parámetros de la petición Evento para sincronización con el final de la operación Diagnóstico de la operación (a rellenar por el driver) Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

48 Gestión de la entrada/salida
cola IORBs DESCRIPTOR DISP 1 parámetros de la petición IORB diagnóstico DISP 2 DISP 3 TABLA DE CANALES Proceso i Proceso j infor. del dispositivo Ejemplo de estado de la E/S Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

49 Gestión de la entrada/salida Buffering
Para desacoplar las velocidades de funcionamiento de los dispositivos y la CPU, el SO proporciona buffers del sistema para almacenamiento temporal de la E/S. Varios esquemas. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

50 Gestión de la entrada/salida El sistema de ficheros
El desarrollo de las memorias tipo flash posibilita que incluso los dispositivos más pequeños proporcionen un sistema de ficheros. Las abstracciones del modelo de E/S proporcionan independencia entre el sistema de ficheros y el dispositivo soporte. Ejemplo: FAT16 sobre floppy/HD/flash Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

51 Gestión de la entrada/salida El sistema de ficheros
Características del sistema de ficheros: Permanencia Organización estructurada En árbol Nombre de un fichero: relativo-absoluto Algunos ficheros son directorios Atributos de un fichero Tiempos de creación, Acceso… Derechos de acceso Tamaño etc El contenido se organiza en registros lógicos Acceso concurrente a ficheros Punteros independientes Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

52 Gestión de tiempos y temporización
El tiempo es un recurso peculiar. La gestión del tiempo es un componente básico en cualquier sistema empotrado o de tiempo real. Vamos a estudiar: Tipos de relojes Rutinas de servicio de la interrupción del reloj Gestión de temporizadores Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

53 Gestión de tiempos y temporización Relojes
Reloj de tiempo real (RTC) Siempre en funcionamiento. Requiere alimentación propia. Reloj Hardware Se inicializa con el RTC en la inicialización. Produce las interrupciones de reloj. Suele ser programable (PIT, p. ej., Intel 8253). Puede tener otras funciones (p. ej., refresco de la DRAM). Reloj del sistema Es un reloj software implementado por la ISR del PIT. Cuenta interrupciones y las expresa en unidades de tiempo. Incorporar diapo con esquema de relojes Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

54 El tiempo en Linux Comando para consultar el reloj del sistema:
date Ajuste del reloj: adjtimex (sólo puede ejecutarla root) Cronómetro de alta resolución: gettimeofday() Incorporar diapo con esquema de relojes #include <sys/time.h> struct timeval t0, t1; gettimeofday(&t0, NULL); … gettimeofday(&t1, NULL); printf("Duracion: %d,%d segundos\n", t1.tv_sec-t0.tv_sec, t1.tv_usec-t0.tv_usec); Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

55 Gestión de tiempos y temporización Rutina de servicio de la interrupción del reloj
Funciones: Soporte del reloj software (contador de unidades de tiempo, p. ej., segundos) Para el tiempo del sistema Para implementar temporizadores Gestión del tiempo compartido (expulsión por fin de quantum). Contabilidad del uso de recursos temporales (p. ej., tiempo de CPU). Genera eventos periódicos Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

56 Gestión de tiempos y temporización Rutina de servicio de la interrupción del reloj Ejemplo
ISR_del_reloj () { ... ticks_por_segundo−−; intervalo_CPU++; if (ticks_por_segundo== 0) { actualiza_tiempo_del_sistema(); señalar_evento(EVENTO_SEGUNDO); ticks_por_segundo= UN_SEGUNDO; } if (intervalo_CPU == quantum) { incrementa_gasto_CPU_del_proceso(intervalo_CPU); intervalo_CPU= 0; goto cambio_de_contexto; eoi(); reti(); cambio_de_contexto: expulsar_proceso(); dispatcher (scheduler()); Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

57 Gestión de tiempos y temporización Gestión de temporizadores
El sistema proporciona un servicio de temporización: Un proceso se duerme durante n unidades de tiempo. El sistema gestiona cuándo despertar a cada proceso dormido. Hay que definir la resolución del temporizador: A mayor resolución más carga para el sistema. Modelo: Los procesos ponen su petición de temporización (usando un IORB). Un gestor de tiempos (manejador), activado cada unidad de tiempo por la ISR del reloj, despacha las peticiones a medida que se cumplen, despertando al proceso correspondiente. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

58 Gestión de tiempos y temporización Implementación
Peticiones temporización Gestor de tiempos 13 EVENTO_P Animar decrementando cuenta EVENTO_P P EVENTO_SEGUNDO ISR Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

59 Gestión de tiempos y temporización Implementación
Sólo hay que consultar la primera Sólo hay que decrementar la primera 13 23 12 Ordenar 12 13 23 Relativo a la anterior 12 1 10 Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

60 Gestión de tiempos y temporización Implementación
Gestor_tiempos () { ... while (TRUE) { esperar_evento(EVENTO_SEGUNDO); while (primero(peticiones_tiempo).plazo == 0) señalar_evento(primero(peticiones_tiempo).evento; eliminar(primero(peticiones_tiempo)); } primero(peticiones_tiempo).plazo−−; Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

61 Ejemplo: uso de temporizadores en Unix
#include <stdio.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> void fnula() {return;} unsigned esperar_tiempo (unsigned seg) { unsigned s; s= alarm(seg); pause(); return(s); } int main (int argc, const char * argv[]) { int i; unsigned t; signal(SIGALRM, fnula); for (i=1; i<5; i++) { printf("espera (%d segundos)\n", i); t= esperar_tiempo(i); printf("despertado (%d)\n", t); Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores