Sistemas RTO QNX

Grupo Nº11Maksimchuk, FabioNicoletti, MarielaRomero, MelisaTomasella, Mauricio

Sistemas RTO QNXReseña 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 QNXIntroducción 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.

DeterminismoSensibilidadControl de usuarioFiabilidadTolerancia a los fallos

Tipos de Sistemas Operativos en tiempo real:

Características fundamentales:

SISTEMAS CRÍTICOSSISTEMAS 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 PROCESOSESTADOS: 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.

MEMORIAVelocidad de acceso. Fragmentación. Paginación.

COMUNICACIONESLan bus o puertos serie.

Sistemas RTO QNXArquitectura

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 QNXMicrokernel

Arquitectura de QNX

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

Microkernel

Procesos de un sistema QNXAdministrador 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

Administrador de redOfrece 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 UnixSistemas 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 XMultitarea Multitarea Multitarea Multitarea

Estabilidad avanzada

Estabilidad Estabilidad Estabilidad

Escalabilidad Escalabilidad Escalabilidad Escalabilidad Flexible Flexible FlexibleInterfaz 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

Bajo ataque de virus

QNX Windows Linux Mac OS XUtilización en microcontroladores y sistemas críticos.

Utilización en computadores personales.

Utilización en computadores personales y servidores debido a su seguridad.

Utilización en computadores personales.

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)

No permite el acceso al código fuente

Instalación de QNXInstalación típica de QNX

1. Inserte el CD o el disquete en la unidad de lectura. 2. Reinicie su computadora.3. 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.

Pasos para instalar QNX

QNX Neutrino RTOCaracteristicas

Tiempo realArquitectura MicrokernelPartición adaptativaProcesamiento Transparente DistribuidoArranque Rápido

Proporciona tiempos de respuesta rápidos y predecibles, gracias a:

◦ Planificador basado en prioridades◦ Interrupción de latencias◦ Atención de interrupciones en un plazo previsible

Tiempo real

Arquitectura Microkernel

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

Arq. Microkernel - Beneficios

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

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.

Partición adaptativa

Procesamiento transparente distribuido

Independencia de los recursos de su localización física en la red.

Comunicación mediante una sola capa. Redundancia y balanceo de carga.

Procesamiento transparente distribuido

OBJETIVO: cumplir requisitos de disposición temprana.

ESTRATEGIAS:◦ BIOS – less boot◦ Microkernel◦ Activación instantánea de dispositivo

Arranque rápido

Photon microGUI

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.

Características

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

Phindows

SOFTWARE SOBRE QNX: REALFLEX

CaracterísticasBeneficios

Sus características principales son:

Soporte de tiempo real, para seguimiento y controlConfiguración STAND BYAlto rendimiento y diseño eficaz para grandes bases de datosProcesa datos en tiempo realGuarda un histórico de las bases de datosDispone de alarmas, procesadores de eventos, de cálculosTiene capacidad de controlTiene CSL- Lenguaje de comandos de secuenciaSoporta una amplia gama de protocolos estándaresMigración automática de sistemas heredados RealFlex 4Dispone de API del servidor de aplicaciones para interactuar con consolas QNXDispone de un kit de desarrollo de personal

Sus beneficios son:

Alta velocidadRedundancia en el procesamiento para recuperación ante fallosLos usuarios tienen acceso a la interfaz del operador, bases de datos SQL, páginas webCompatibilidad con un gran número de RTOSPermite efectuar captura de eventos del sistemaSe pueden desarrollar aplicaciones

Interface Gráfica de Usuario

Muchas gracias por su atención…