Sistemas RTO QNX Grupo Nº11 Maksimchuk, Fabio Nicoletti, Mariela Romero, Melisa Tomasella, Mauricio

Sistemas RTO QNX Reseña Histórica

Reseña Histórica - Hitos a lo largo del tiempo: 1980: Primer núcleo de un sistema operativo en tiempo real básico 1982: Primera versión de QNX 1990: Rediseño de QNX + Salida de versiones comerciales

Sistemas RTO QNX Introducción a los sistemas de tiempo real. Características

Introducción a los Sistemas Operativos en tiempo real Un Sistema Operativo en tiempo real es un sistema operativo diseñado para aplicaciones de tiempo real. Debe garantizar un alto grado de determinismo y dar la respuesta sin errores en un lapso de tiempo corto.

Características fundamentales: Determinismo Sensibilidad Control de usuario Fiabilidad Tolerancia a los fallos Tipos de Sistemas Operativos en tiempo real: SISTEMAS CRÍTICOS SISTEMAS NO CRÍTICOS

Características de diseño y soporte del Sistema Operativo en tiempo real: Procesador. Planificación y Procesos. Comunicación entre procesos y sincronización. Interrupciones. Memoria. Comunicaciones.

PROCESADOR Problemas con la capacidad de procesamiento. Cuesta cumplir con el reloj interno del procesador. Tasa de interrupciones elevada. TIPOS DE DISEÑO DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS EN CUANTO AL MANEJO DE EVENTOS: Diseño guidado por eventos. Diseño de compartición.

PLANIFICACIÓN Y PROCESOS ESTADOS: Ejecución, preparado y bloqueado. Cola de procesos corta. Asignación y ordenamiento de la cola de procesos por prioridades. COMUNICACIÓN ENTRE PROCESOS Y SINCRONIZACIÓN Semáforos. Problemas: inversión de prioridades y punto muerto. Envío de mensajes.

Velocidad de acceso. Fragmentación. Paginación. MEMORIA Velocidad de acceso. Fragmentación. Paginación. COMUNICACIONES Lan bus o puertos serie.

Sistemas RTO QNX Arquitectura

ARQUITECTURA DE SISTEMAS OPERATIVOS EN TIEMPO REAL La Memoria física se divide en dos regiones: USER SPACE y KERNEL SPACE. El HW interactúa con el Kernel y el Kernel con el usuario. Se quiere minimizar la latencia y el Jitter. Clases de tiempo real: TIEMPO REAL ESTRICTO TIEMPO REAL FLEXIBLE TIEMPO REAL FIRME

ARQUITECTURA BASICA

Alternativas de modificación del Kernel para reducir la latencia y el jitter: ATENCIÓN PRIORITARIA EN EL KERNEL ESTÁNDAR (PREEMPTABLE KERNEL) MODIFICACIONES SOBRE EL KERNEL ESTÁNDAR (PATCH)

ATENCIÓN PRIORITARIA EN EL KERNEL ESTÁNDAR (PREEMPTABLE KERNEL)

ATENCION PRIORITARIA EN EL KERNEL ESTANDAR

MODIFICACIONES SOBRE EL KERNEL ESTÁNDAR (PATCH) Microkernel Nanokernel Recurso Kernel Extensiones POSIX de tiempo real añadidas al Kernel

MODIFICACIONES EN EL KERNEL ESTANDAR (PATCH): MICROKERNEL

MODIFICACIONES EN EL KERNEL ESTANDAR (PATCH): NANOKERNEL

MODIFICACIONES EN EL KERNEL ESTANDAR (PATCH): RECURSO KERNEL

MODIFICACIONES EN EL KERNEL ESTANDAR (PATCH): EXTENSIONES POSIX DE TIEMPO REAL AÑADIDAS AL KERNEL Consiste en modificar directamente al kernel del sistema operativo agregando librerías que den soporte a relojes, señales, semáforos, memoria compartida, etc.

Arquitectura de QNX Microkernel

Arquitectura de QNX

Microkernel Responsabilidades: IPC (Comunicación entre procesos) Mensajes Proxies Señales La comunicación de la red a bajo nivel. Planificador de procesos. Manejo de interrupciones del primer nivel.

Microkernel Arquitectura Interna

Procesos de un sistema QNX Administrador de procesos (Proc) Administrador del sistema de archivos (Fsys) Administrador de dispositivos (Dev) Administrador de red (Net)

Administrador de Procesos Fases del ciclo de vida de un proceso: creación, carga, ejecución y terminación. QNX soporta tres primitivas de la creación de procesos: Fork () Exec () Spawn ()

Administrador del sistema de archivos QNX implementa seis tipos de archivos: Archivos regulares Directorios Accesos directos Pipes y FIFOs Archivos de bloques especiales Archivo especial de carácter

Administrador de dispositivos

Ofrece tres rasgos avanzados: Administrador de red Ofrece tres rasgos avanzados: Un mayor rendimiento a través de equilibrio de carga Tolerancia a fallos a través de conectividad redundante Puente entre las redes de QNX

Diferencias con otros SO Comparación de QNX con la familia UNIX, Windows.

QNX Windows Unix Linux Mac OS X Multitarea Estabilidad avanzada Sistemas operativo en tiempo real basado en Unix que cumple con la norma POSIX Familia de SO de interfaz grafica (GUI) Portable, multitarea y multiusuario Linux Mac OS X Multitarea Estabilidad avanzada Estabilidad Escalabilidad Flexible Interfaz grafica llamada Photon o Photon microGUI que es el sistema de ventanas. Toda la información presentada al usuario es gráfica. Interfaz grafica llamada X Window o puede funcionar en modo consola. Interfaz Grafica desarrollada en Objective-C Prácticamente ningún ataque de virus. Altamente atacado por virus Bajo ataque de virus Vamos a comparar tres familias de sistemas operativos, Unix, Windows y QNX. De la familia UNIX, que son sistemas operativos portable, multitarea y multiusuario, se desprenden dos sistemas operativos muy conocidos, Linux y Mac OS X que describiremos a continuación: Linux: Es un sistema operativo que posee estabilidad y facilidad de escalabilidad. Linux es una reimplementación completamente gratuita de las especificaciones POSIX, con extensiones de SYSV y BSD (lo cual significa que parece Unix pero no proviene del mismo código fuente base), que está disponible tanto en su versión fuente como ya compilada. El copyright pertenece a Linus B. Torvalds (Linus.Torvalds@.Helsinki.FI) y otros colaboradores, y es libremente redistribuible bajo las condiciones de la "GNU Public License". Provee de acceso al código fuente lo que me permite personalizar el funcionamiento y auditar la seguridad y privacidad de los datos tratados. Como consecuencia de que sea libremente redistribuible, me garantiza la independencia de proveedor. Sufre de pocos ataques de virus. Implementa la interfaz grafica llamada X Window para su presentación de escritorio, o se puede usar el modo consola. Los escritorios mas populares son GNOME, KDE, LXDE, Xfce. Funciona en procesadores Intel, Sparc, Alpha y Power PC; con una cantidad máxima de 16 procesadores. Se lo utiliza en computadoras personales y servidores, dado su seguridad y capacidad de configuración. Mac OS X: Este sistema operativo usado en las maquinas Mac esta basado en las especificaciones POSIX. Implementa interfaz grafica desarrollada en Objective-C y actualmente corre bajo procesadores INTEL. Sufre de pocos ataques de virus. Dicho sistema no permite el acceso al código fuente. Y su utilización se da en computadoras personales. La familia Windows que se destaca por ser sistemas operativos basados en interfaz grafica (GUI), vamos a comprar el sistema operativo de núcleo hibrido, basado en núcleo NT. Podemos comenzar comentado que es un SO multitarea, cuya presentación al usuario es totalmente grafica. Define una forma homogénea de utilizar los recursos de la computadora, lo cual permite compartir datos entre las distintas aplicaciones, así como utilizar con facilidad los elementos hardware ya instalados. No provee de acceso al código. Puede funcionar en procesadores Intel y Alpha. Sufre de un alto ataque de virus. Su utilización se da en computadoras personales fundamentalmente. De la familia de los sistemas operativos en tiempo real, seguimos con QNX, que como ya estamos leyendo está basado en Unix y cumple con las especificaciones POSIX. Es un sistema operativo multitarea, flexible por lo que los desarrolladores pueden personalizar el sistema operativo fácilmente para satisfacer las necesidades de su aplicación; con estabilidad avanzada frente a fallos de dispositivos, aplicaciones, etc. Utiliza una interfaz grafica llamada Photon o Photon microGUI que es el sistema de ventanas. Está orientado a su utilización en microcontroladores y sistemas críticos. Corre bajo procesadores INTEL: 386, 486, Pentiums y sus clones como AMD, Nat Semiconductor, Cyrix y SGS Thompson. Prácticamente no sufre ataques de virus. Utilización en microcontroladores y sistemas críticos.

QNX Windows Linux Mac OS X Utilización en microcontroladores y sistemas críticos. Utilización en computadores personales. Utilización en computadores personales y servidores debido a su seguridad. Funciona en procesadores INTEL: 386, 486, Pentiums y sus clones como AMD, Nat Semiconductor, Cyrix y SGS Thompson. Funciona en procesadores Intel y Alpha. Funciona en procesadores Intel, Sparc, Alpha y Power PC. Funciona en procesadores Intel. Desarrolladores pueden personalizar el sistema operativo fácilmente para satisfacer las necesidades de su aplicación No permite el acceso al código fuente Acceso al Código fuente (permite personalizar el funcionamiento y auditar la seguridad y privacidad de los datos tratados) Vamos a comparar tres familias de sistemas operativos, Unix, Windows y QNX. De la familia UNIX, que son sistemas operativos portable, multitarea y multiusuario, se desprenden dos sistemas operativos muy conocidos, Linux y Mac OS X que describiremos a continuación: Linux: Es un sistema operativo que posee estabilidad y facilidad de escalabilidad. Linux es una reimplementación completamente gratuita de las especificaciones POSIX, con extensiones de SYSV y BSD (lo cual significa que parece Unix pero no proviene del mismo código fuente base), que está disponible tanto en su versión fuente como ya compilada. El copyright pertenece a Linus B. Torvalds (Linus.Torvalds@.Helsinki.FI) y otros colaboradores, y es libremente redistribuible bajo las condiciones de la "GNU Public License". Provee de acceso al código fuente lo que me permite personalizar el funcionamiento y auditar la seguridad y privacidad de los datos tratados. Como consecuencia de que sea libremente redistribuible, me garantiza la independencia de proveedor. Sufre de pocos ataques de virus. Implementa la interfaz grafica llamada X Window para su presentación de escritorio, o se puede usar el modo consola. Los escritorios mas populares son GNOME, KDE, LXDE, Xfce. Funciona en procesadores Intel, Sparc, Alpha y Power PC; con una cantidad máxima de 16 procesadores. Se lo utiliza en computadoras personales y servidores, dado su seguridad y capacidad de configuración. Mac OS X: Este sistema operativo usado en las maquinas Mac esta basado en las especificaciones POSIX. Implementa interfaz grafica desarrollada en Objective-C y actualmente corre bajo procesadores INTEL. Sufre de pocos ataques de virus. Dicho sistema no permite el acceso al código fuente. Y su utilización se da en computadoras personales. La familia Windows que se destaca por ser sistemas operativos basados en interfaz grafica (GUI), vamos a comprar el sistema operativo de núcleo hibrido, basado en núcleo NT. Podemos comenzar comentado que es un SO multitarea, cuya presentación al usuario es totalmente grafica. Define una forma homogénea de utilizar los recursos de la computadora, lo cual permite compartir datos entre las distintas aplicaciones, así como utilizar con facilidad los elementos hardware ya instalados. No provee de acceso al código. Puede funcionar en procesadores Intel y Alpha. Sufre de un alto ataque de virus. Su utilización se da en computadoras personales fundamentalmente. De la familia de los sistemas operativos en tiempo real, seguimos con QNX, que como ya estamos leyendo está basado en Unix y cumple con las especificaciones POSIX. Es un sistema operativo multitarea, flexible por lo que los desarrolladores pueden personalizar el sistema operativo fácilmente para satisfacer las necesidades de su aplicación; con estabilidad avanzada frente a fallos de dispositivos, aplicaciones, etc. Utiliza una interfaz grafica llamada Photon o Photon microGUI que es el sistema de ventanas. Está orientado a su utilización en microcontroladores y sistemas críticos. Corre bajo procesadores INTEL: 386, 486, Pentiums y sus clones como AMD, Nat Semiconductor, Cyrix y SGS Thompson. Prácticamente no sufre ataques de virus. Utilización en microcontroladores y sistemas críticos.

Instalación de QNX Instalación típica de QNX

Pasos para instalar QNX Inserte el CD o el disquete en la unidad de lectura. Reinicie su computadora. Cuando arranca el sistema, simplemente siga las instrucciones que aparecen en pantalla. Necesitara conocer la configuración de su Hardware ya que el instalador lo solicitara. Luego, puede instalar cualquier software para QNX, el sistema ya estará listo para su uso.

QNX Neutrino RTO Caracteristicas Tiempo real Arquitectura Microkernel Partición adaptativa Procesamiento Transparente Distribuido Arranque Rápido

Tiempo real Proporciona tiempos de respuesta rápidos y predecibles, gracias a: Planificador basado en prioridades Interrupción de latencias Atención de interrupciones en un plazo previsible

Arquitectura Microkernel

Arq. Microkernel - Beneficios Sistemas robustos Facilita la identificación y corrección de errores Actualización segura y rápida de componentes Sistemas auto-reparables La falla se limita al componente Recuperación rápida del sistema

Partición adaptativa Asegura que los procesos críticos cuenten siempre con los recursos necesarios y cumplan los plazos de tiempo real. CASOS: Condiciones normales Sobrecarga Ciclos de procesamiento disponibles

Partición adaptativa Son ineficientes. Diseños de partición fija Partición QNX adaptativa Son ineficientes. La capacidad sobrante de CPU no puede ser utilizada. Los requerimientos de CPU se fijan de antemano para prever la demanda máxima. Ofrece las garantías mínimas de tiempo de CPU a las particiones. La capacidad sobrante CPU se utiliza cuando está disponible. Los procesos pueden superar sus límites de presupuesto cuando hay ciclos disponibles.

Procesamiento transparente distribuido

Procesamiento transparente distribuido Independencia de los recursos de su localización física en la red. Comunicación mediante una sola capa. Redundancia y balanceo de carga.

Arranque rápido OBJETIVO: cumplir requisitos de disposición temprana. ESTRATEGIAS: BIOS – less boot Microkernel Activación instantánea de dispositivo

Photon microGUI

Características Configuración de pantallas múltiples. Application Builder. Compatibilidad con lenguajes asiáticos. Rápida creación de prototipos. Actualización de la interfaz de usuario sin reiniciar el sistema. HMI (Human Machine Interface). Phindows.

Phindows Es una herramienta de conexión a distancia. Permite la interacción de aplicaciones Photon en Windows. CARACTERÍSTICAS: Brinda portabilidad y productividad. Rendimiento ajustable a recursos disponibles. Fuentes de ventana local. Seguridad.

Phindows REQUERIMIENTOS: QNX 6.3 o superior Windows 2000, Windows XP

SOFTWARE SOBRE QNX: REALFLEX Características Beneficios

Sus características principales son: Soporte de tiempo real, para seguimiento y control Configuración STAND BY Alto rendimiento y diseño eficaz para grandes bases de datos Procesa datos en tiempo real Guarda un histórico de las bases de datos Dispone de alarmas, procesadores de eventos, de cálculos Tiene capacidad de control Tiene CSL- Lenguaje de comandos de secuencia Soporta una amplia gama de protocolos estándares Migración automática de sistemas heredados RealFlex 4 Dispone de API del servidor de aplicaciones para interactuar con consolas QNX Dispone de un kit de desarrollo de personal

Sus beneficios son: Alta velocidad Redundancia en el procesamiento para recuperación ante fallos Los usuarios tienen acceso a la interfaz del operador, bases de datos SQL, páginas web Compatibilidad con un gran número de RTOS Permite efectuar captura de eventos del sistema Se pueden desarrollar aplicaciones

Interface Gráfica de Usuario

Muchas gracias por su atención…