IIV V godinagodina

smer: smer: EEMTMT

O predmetuO predmetu

smer: smer: EEMTMT

časovi: 2 + 2 + časovi: 2 + 2 + 11

Profesor : Prof. dr Branislav Petrovi ćProfesor : Prof. dr Branislav Petrovi ć

Asistent: dipl. ing. Goran NikolicAsistent: dipl. ing. Goran Nikolic

Sistemi za rad u realnom vremenuSistemi za rad u realnom vremenu

1. Uvod u sisteme za rad u realnom vremenu

2. Distribuirani sistemi

3. Visoka pouzdanost

4. Jednostavni sistemi

5. Raspore đivanje zadataka

6. Operativni sistemi

Uvod u sisteme za rad u realnom

vremenu

Cilj: Opisati okruženje ra čunarskog sistema koji radi u realnom vremenu.

Sadržaj:

• Definicija RTS• Definicija RTS

• Računarski sistem i realno vreme

• Funkcionalni, vremenski i metafunkcionalni zahtevi

• Klasifikacija RT sistema

• Primeri RT sistema

Rad u realnom vremenuRad u realnom vremenu

• Značaj i uloga RT softvera na konkurentskom tržištu – marginalna poboljšanja performansi povećanje tržišne vrednosti.

• Razvoj RT sistema zahteva paralelizam i brzi odziv – “multi-tasking”, “multi-threading”odziv – “multi-tasking”, “multi-threading”

• Realizacija malih RT sistema sa jednostavnim kružnim petljama.

• Sistemi sa velikim brojem ulaznih signala ili kompleksnim i struktuiranim veličinama.

Rad u realnom vremenuRad u realnom vremenu

• Problemi u realizaciji RT softvera isti kao i kod tradicionalnih DP (data processing) primena, ali ima i dodatnu (zbunjujuću) dimenziju vremena.

• Realizacija RT sistema pre pojave mikroprocesoraprimennom IC iz serije TTL 7400

• Ispravnost sistema kao funkcija logičkog rezulata i trenutka kada je rezultat generisan.

• Primeri u širokom spektru složenosti.

• Izmene u sistemu i integracija drugačijih komponenata.

Savremeni sistemiSavremeni sistemi

• Slični u oblastima primene ali kompleksniji.

• Distribuirani, inteligentini, adaptivni.

• Dugi vek trajanja.

• Pokretačka snaga razvoju RT sistema:Potreba za veštačkom inteligencijom.Potreba za veštačkom inteligencijom.Ubrzani napredak u razvoju hardvera.

• Distribuirano izračunavanje i multiprocesiranje kao realnost – RT zahtevi kroz mrežu.

• Primer veštačke inteligencije i nemogućnost predviđanja svih mogućih kombinacija zadataka.

Prema oksfordskom re čniku definicija sistema za rad u realnom vremenu je :

Svaki sistem kod koga je trenutak u kome se generiš e izlazni signal od velikog zna čaja. Ovo je naj češće zbog toga što na ulaz deluju neke promene iz fizi čkog sveta, a izlaz treba da se odnosi na te promene . Razlika u vremenu od trenutka delovanja promene na ulazu do g enerisanja izlazne veli čine mora biti dovoljno mala i u okviru prihvatljivih granica .

Definicija Definicija RT RT sistemasistema

Pojam prihvatljive granice ( timeliness ) treba razmatrati u kontekstu celog sistema. Na primer:

u sistemu za navodjenje projektila, izlazni signal se zahteva za najviše nekoliko milisekundi ,

u nekim primenama za kontrolu rada automobila odziv s e može zahtevati u jednoj sekundi

Young (1982) RT sistem definiše kao:

Randell (1995) RT sistem definiše kao :

Definicija sistema za rad u realnom vremenuDefinicija sistema za rad u realnom vremenu

Bilo koja aktivnost obrade informacija (ili sistem ) koji na spolja generisane ulaze treba da da odgovor u kona čnom, unapred specificiranom periodu.

RT sistem je sistem koji zahteva reakciju na pobudu iz okruženja (uzimaju ći u obzir i tok fizi čkog vremena) u vremenskim intervalima odredjenim od strane okruženja.

Operativni sistem i realno vreme; Windows, UNIX ?

Kategorizacija sistema: RTS ili neRTS ?Sup osobina za klasifikaciju i identifikaciju RT s istema:

Tajming Završetak svih izra čunavanja i predaja rezultata u predvi đenom roku.Kakav treba da je odziv sistema koji ne radi u real nom vremenu (DP)?Sme li program za obradu plate da završi izra čunavanje sa zakašnjenjem.Prevremeno paljenje zelenog svetla na semaforu

Raspore đivanje vo đeno prekidima (Iterrupt-driven)Pojam doga đaja (event ) kao nesekvencijalna promena toka izvršavanja

sinhroni (predvidivi trenutak u dijagramu toka)sinhroni (predvidivi trenutak u dijagramu toka)asinhroni

Povezanost sa prekidnim signalima – interruptTaktni signal? Kod DP sistema GUI interfejs kao event-driven

Programiranje na niskom nivouU HLL jezicima ne postoji podrška za pisanje prekid nih rutinaPisanje drajvera ( device drivers ) za nove ure đaje.ASM, C

Specijalizovani hardverElektronski i mehani čki ure đajiKriti čne komponente u sistemima sa povratnom petljom – reg ulatorPoznavanje elektronike, mehanike, akustike, fiziolo gije, optike ...

”Nestalnost” U/I podataka u vremenu – Volatile data I/ORazlika od sistema gde se podaci ne dobijaju iz faj la ili sa tastature.Promenljive čija se vrednost menja sa vremenom. Autonomni rad ulaznih kanala.Struktura programa obezbe đuje proveru odre đenom brzinom.

Višezada čnost – Multitasking Višezada čnost – Multitasking Rasčlanjivanje na ve ći broj zadatakaStati čko sakupljanje instrukcija u funkcije <$> Dinami čko sekvenciranjeDa li je uvek neophodno?Multitasking: 1) implementaciona strategija 2) sred stvo za projektovanje

Raspore đivanje u toku izvršenja – Run-time shedulingU DP primenama raspore đivanje od strane programeraU RTS samo deo posla. Zadatak operativnog sistema

Nepredvidivost promena u okruženjuEvent-driven RTSČovek kao najgori izvor nepredvidivostiVelika simulaciona testiranja

Kriti čne programske sekvence – Life critical codeGde rezultat neizvršenja funkcija RTS-a kriti čan po život korisnikaSve veći broj ovakvih primena: avion, automobilFly by wire tehnologijaIzrada programa: dodatne provere, dokumentacija, pr obna eksploatacijaPovećaneje cene programa za faktor 30

Pogrešna shvatanjaPogrešna shvatanja

(Neatraktivnost od strane finansijera)

• Nema nauke u projektovanju RT sistema.

• Razvoj računarskog hardvera će se pobrinuti za vremenske zahteve.

• Rad u realnom vremenu ekvivalentan je brzom radu.radu.

• RT programiranje je pisanje programa na asembleru, prekidnih rutina, device drivers-a.

• RT istraživanja se svodi na analizu performansi.

• Svi RT problemi su već rešeni u drugim oblastima.

• RT sistemi funkcionišu u statičkom okruženju

Domaći zadatak

Misconception About Real-Time Computnig

A serious Problem for Next-Generation Systims

Jon A. Stankovic, University of Massachusetts

1) Common misconceptions

2) The challenge of real-time computing systems

Računarski sistem i realno vremeRačunarski sistem i realno vreme

Računarski sistem za rad u realnom vremenu je računarski sistem koji korigujesvoje ponašanje u zavisnosti ne samo od logi čkog rezultata izra čunavanja, ve ći u zavisnosti od trenutka kada su rezultati dobijeni.

Računarski sistem za rad u realnom vremenu je uvek deo ve ćeg sistema kojinosi naziv

Sistem za rad u realnom vremenu Sistem za rad u realnom vremenu (RTS (RTS -- Real Time SystemReal Time System ))

Osnovna karakteristika RTS-a je da menja svoje stan je u funkciji fizi čkog vremena, čak i u slu čaju kada se kontrolni ra čunar isklju či sa napajanja.

Dekompoziciju RTS-a na tri podsistema - klastera ( cluster ):

Računarski sistem i realno vremeRačunarski sistem i realno vreme

• Kontrolisani objekat (KO),

• Računarski sistem za rad u realnom vremenu(RTC Real-Time Computer system ) i

• Opreater

Računarski sistem i realno vremeRačunarski sistem i realno vreme

Grupa koju čine kontrolisani objekat i operater:

Okruženje ( Environment ) RTC-a

Definicija:Sistem predstavlja mapira nje skup a ulaznih u skup

Osnovni pojmovi

Računar rešava problem izvršavanjem skupa makroinstruk cija – softwareSistemski

Interfejs ka ra čunarskom hardveru, Alat za razvoj aplikacionih programa

Aplikacioni

Sistem predstavlja mapira nje skup a ulaznih u skup izlaznih signala

SISTEM

I1I2

In

O1

O2

Om

Osnovni pojmoviOsnovni pojmovi

Vreme odziva sistema – response timeVreme od trenutka postavljanja skupa ulaza u sistem do realizacije željenog ponašanja sistema uklju čuju ći raspoloživost svih izlaza.

Otkaz sistema (Failed system)Sistem je otkazao ako ne može da zadovolji jedan il i više zahteva kojisu specificirani.

Krajnji rok (Deadline)Vremenski trenutak u kome se mora generisati odziv sistema.Vremenski trenutak u kome se mora generisati odziv sistema.

“Soft deadline”Rezultat može biti od koristi i ukoliko se propusti deadline

“Firm deadline”Nema koristi od rezultata nakon isteka krajnjeg roka .

“Hard deadline”Kod propuštanju deadline-a može do ći do katastrofalnih posledica

Hard RTC sistem ili safety-critical RTCMora da ispuni najmanje jedan hard deadline . Neispunjenje zahteva dovodi do katastrofalnog otkaz a sistema

Klasifikacija Klasifikacija RTCRTC--aa

PrimerPrimer

Pružni prelaz sa svetlosnom signalizacijom.

Soft RTCUkoliko nema zahteva za hard deadline .Degradiranje performansi.

Firm RTCNekoliko propuštenih krajnjih rokova ne dovodi do o tkaza

Zahtevi koje RTS mora da ispuni

Funkcionalni

VremenskiVremenski

Metafunkcionalni

Funkcionalni zahteviFunkcionalni zahtevi

Funkcionalni zahtevi RTC sistema se odnose na funkcije koje RTCsistem mora da ostvari.

� Prikupljanja podatakaOsmatranjeOsmatranjeKondicioniranje Nadgledanje alarmnih stanja

� Direktna digitalna kontrola

� Interakciju izme đu čoveka i mašine

Kontrolisani objekt menja svoje stanje u funkciji v remena.

Tekuće stanje kontrolisanog objekta možemo opisati belež eći stanja i vrednosti promenljivih u objektu u tom trenutku.

Neku od promenljivih koja je od zna čaja nazva ćemo RT entitet ( entity ). RT entitet je lociran ili u okruženju ili u ra čunarskom sistemu .

Prikupljanje podatakaPrikupljanje podataka

Primeri RT entiteta u sistemu za regulaciju protoka t ečnosti:

Protok te čnosti u cevi,

Ciljno stanje kontrolnog ventila.

Satički atributiKoji se ne menjaju za vreme trajanja RT entitetaIme, tip, domen vrednosti, i maksimalni stepen prome ne.

Dinami čki atributikoji se menjaju.

Prikupljanje podataka Prikupljanje podataka – – atributi entitetaatributi entiteta

koji se menjaju. Vrednost u odre đenom trenutku je najvažniji dinami čki atribut. Brzina promene vrednosti entiteta u odre đenom trenutku.

Oblast kontrole nad entitetom (SOC – Sphere Of Control )

RT entitet može da ima ili diskretni ili kontinualn i skup vrednosti.

Skup vrednosti diskretnog RT entiteta je definisan i ostaje konstantan u dva odre đena stanja. U intervalu izme đu ova dva stanja skup vrednosti diskretnog RT entiteta je nedefinisan.

U slu čaju kontinualnog RT entiteta, skup vrednosti je uve k definisan.

Prikupljanje Prikupljanje podataka podataka -- skup skup vrednosti entitetavrednosti entiteta

U slu čaju kontinualnog RT entiteta, skup vrednosti je uve k definisan.

diskretni entitet - automatska vrata na kabini lifta.

PrimerPrimer

Prikupljanje podataka Prikupljanje podataka -- OsmatranjeOsmatranje

Prvi funkcionalni zahtev – atomi čna struktura podatakaOsmatranje = (ime, t obs , vrednost )

Osmatranje stanja Neko osmatranje je osmatranje stanja ako rezultat osmatranja sadrži stanje RT entiteta.

Osmatranje doga đaja Događaj (event) je pojava koja se manifestuje kao promena stanja i dešava se u odre đenom trenutku. Osmatranje kao doga đaj.Nemogu ćnost direktno g osmatranj a doga đaja u kontrolisanom objektu. Nemogu ćnost direktno g osmatranj a doga đaja u kontrolisanom objektu.

Neki problemi u pNeki problemi u prikupljanjrikupljanjuu podatakapodataka

Diskretni (gitalni) ulazi – treperenje kontakta

Hardversko rešenje problema treperenja kontakta

Presporo osmatranje ulaza

Primer izlaza sa senzora osvetljaja

Programski “tajming ”

• Neophodnost poznavanja strukture programa koji komp ajler generiše

Konvertor napona u frekvenciju

Merenje frekvencije

Nejednako vreme provedeno u granama IF/ELSE struktu re!

Merenje malih vremenskih intervala

Lasersko merenje rastojanja

20 km (40 km u oba smera) - t = 130 us

50 m (100 m u oba smera) - t = 325 ns

Procesor koji radi na 500 MHz (2 ns po instrukciji)problemi sa kešom, preklapanje zadataka, prekidi .. .hardversko merenje

Prikupljanje podataka Prikupljanje podataka –– Kondicioniranje signalaKondicioniranje signala

Kondicioniranje signalaFizički senzori i tzv. sirovi podatak ( raw data ).Usrednjavanje – redukcija greške merenja.Kalibracija i transformacija u standardne merne jedinice.

Dobijanje merenih podataka ( measured data ).

Provera verodostojnosti u cilju detekcije mogu ćeg otkaza senzora.

Usaglašeni podatak ( agreed data element ).

Prikupljanje podataka Prikupljanje podataka –– Nadgledanje alarmnih stanjaNadgledanje alarmnih stanja

Kontinualni nadzor entiteta i detekcija abnormalnog ponaš anja sistema.Korelisani set alarma – alarmni pljusak ( alarm shower ).Detekcija, prikaz i logiranje alarma. Alarmni log. Primarn i doga đaj.

Direktna digitalna kontrolaDirektna digitalna kontrolaDirektno odre đivanje vrednosti aktuatora – postavne vrednostiDirektno odre đivanje vrednosti aktuatora – postavne vrednosti

Interakcija čovek Interakcija čovek -- mašinamašinaIzuzetno važan i kriti čan deo sistema

Vremenski zahtevi Vremenski zahtevi

Kontrolni računarski sistem

post. vred. senzor

protoka senzor temp. protok pare

temperatura temp

10%

90%

ventil

Primer proste kontrolne petljePrimer proste kontrolne petlje

realno vreme dobject drise

kašnjenje objekta dobject (process lag )vreme uspona drise

period odmeravanja dsample , frekvencija odmeravanja fsample .

dsample < 0.1 drise

ZnaZnačaj brzine odmeravanjačaj brzine odmeravanja

osmatranje objekta

jitter kašnjenja ∆dcomp

realno vreme

temperatura

dodatne greške merenja

ddt

tdTT ∆=∆ )(

Kašnjenje i jitter kašnjenja

izlaz ka aktuatoru

realno vreme kašnjenje računara dcomp

realno vreme jitter

mrtvo vreme (dead time) otvorene kontrolne petlje: dobject + dcomp

Simbol Parametar SOC Relacije

dobject Kašnjenje objekta objekat kontrole fizički proces

drise vreme uspona objekat kontrole fizički proces

dsample period odmeravanja računar dsample<< drise

Parametri kontrolne petlje

dcomp Kašnjenje računara računar dcomput< dsample

∆∆∆∆dcomp jitter kašnjenja ra čunar ∆∆∆∆dcomp<< dcomp

ddeadtime dead time računar i objekat dcomp+ dobject

Privremena Privremena ta čnosttačnostOdnos izme đu RT entiteta i s njemu pridružene RT slike u ra čunaru

Bliža istorija RHi u trenutku t i je ure đen skup ta čaka u vremenu ( t i, t i-1, t i-2,..., t i-k)RT slika je privremeno ta čna ako važi:

interval privremene ta čnosti dacc=z(t i)-z(t i-k)

) () (: jiij tatRTentityValuetatRTimageValueRHt =∈∃

))()(()(

)( obsuse tztzdt

tdvterror −=

Najgora greška uzrokovana vremenskim kašnjenjem tre ba da jeistog reda kao i najgora greška merenja u domenu vre dnosti.

Vrednost

))(()()( accobsuseobs dtztztz +≤≤

accobsuse dtztz ≤− ))()(((

Ako RT entitet brzomenja svoju vrednost

Interval vremenske tacnosti

Realno vreme

RT entitet

RT slika

Vrednost

Važnost da svaka greška u sistemu kontrole (otkaz senzora, g ubitak iliporeme ćaj poruka ili otkaz čvora) bude detektovana u što kra ćem roku i sašto ve ćom verovatno ćom.

Latencija detekcije greške mora biti istog reda kao i period odmeravanjanajbrže kontrolne petlje

Minimalno vreme detekcije greškeMinimalno vreme detekcije greške

Cilj: dovo đenje sistema u sigurno stanje.

Zahtevi kvaliteta rada (Zahtevi kvaliteta rada ( DependabilityDependability ))

1. Pouzdanost ( Reliability )

2. Sigurnost (Safety )

Grupa najvažnijih metafunkcionalnih atributa ra čunarskog sistema koji se odnose na kvalitet servisa koji sistem pruž a korisniku u dužem vremenskom intervalu.

2. Sigurnost (Safety )

3. Mogu ćnost održavanja ( Maintainability )

4. Raspoloživost sistema ( Availability )

5. Tajnost ( Security )

Pouzdanost Pouzdanost

Pouzdanost R(t) sistema je verovatno ća da sistem obezbedi specificirane servise do vremena t pod pretpostavkom da je u po četnom trenutku t=t0 bio u ispravnom stanju.

Pod pretpostavkom da sistem ima konstantni broj otk aza po času (failure rate ) λλλλ tada je pouzdanost sistema u trenutku t definisana sa:

( )( ) t tR t e λ− −=gde je ( t-t0) dato u časovima.

Recipro čna vrednost broju otkaza, 1/ λλλλ = MTTF, predstavljasrednje vreme do otkaza ( Mean-Time-To-Failure )

Visoko pouzdani sistemi imaju vrednost broja otkaza po času reda 10 -9

ili manje.

0( )( ) t tR t e λ− −=

Pouzdanost sistema u odnosu na stanje kriti čnog otkaza.

Dva osnovna tipa stanja kriti čnog otkaza - maligni i benigni .

U stanju malignog otkaza cena otkaza je ve ća od dobitaka kod normalnihradnih uslova.

SigurnostSigurnost

Primeri malignih otkaza: su rušenje aviona, automob ilska nesre ća.

Certifikacija: RT sistem koji mora biti siguran i u kriti čnim uslovima radaCertifikacija: RT sistem koji mora biti siguran i u kriti čnim uslovima radamora biti overen od strane nezavisne agencije.

�Da su svi kriti čni subsistemi zašti ćeni stabilnim interfejsima koji onemogu ćavaju propagaciju greške u ostatak sistema.

�Da se svi scenariji koji se odnose na date hipoteze optere ćenja i otkaza nebaziraju na specifikacijama koje uzimaju u obzir ar gumente verovatno će.

�Da se može konstruisati kompletan i ta čan model pouzdanosti sistema.�Svi parametri modela koji se ne mogu dobiti analiti čki moraju biti merljivi

u razumnom vremenu testiranja.

Vreme potrebno da se izvrši reparacija sistema nakon pojave benignogotkaza.

Izražava se kao verovatno ća M(d) da se sistem osposobi za rad za vreme ( d)nakon otkaza.

Mogu ćnost održavanja Mogu ćnost održavanja ((MaintainabilityMaintainability ))

U cilju kvantitativnog odre đivanja mogu ćnosti održavanja uvode sekonstante broj reparacija µµµµ (repairs per hour ) i srednje vreme do reparacijeMTTR (Mean Time To Repair ).

Fundamentalni konflikt izme đu pouzdanosti i mere održavanja.Podela sistema na SRU jedinice ( SRU-smallest replaceable units )

Raspoloživost sistema (Availability)Raspoloživost sistema (Availability)

Raspoloživost sistema je mera ostvarenog ispravnog rada sistema u odnosu na ukupan ispravan i neispravan rad.

MTBF = MTTF + MTTR (Mean Time Between Failures )

Visoko raspoloživi sistemi: sa velikim MTTF ili kratkim MTTR što omogu ćava projektantima ovakvih sistema odre đene slobode u

A = MTTF / (MTTF+MTTR)

omogu ćava projektantima ovakvih sistema odre đene slobode u konstrukciji.

Tajnost se odnosi na sposobnost sistema da se zaštiti od neau torizovanogpristupa informacijama ili servisima.

Prava pristupa velikim bazama podataka.

Tajnost (Security)Tajnost (Security)

Tajnost u sistemima za rad u realnom vremenu: alarmni sistem automobila.

Klasifikacija sistema za rad u realnom Klasifikacija sistema za rad u realnom vremenuvremenu

Na bazi karakteristika aplikacije odnosno od faktor a van ra čunarskog sistema:

Klasifikacija kao posledica faktora unutar ra čunarskog sistema:

� Hard i Soft RT sistemi

� Fail-Safe i Fail-Operational

� Garantovani odziv i Najbolji mogu ći odziv

� Resurs adekvatni i Resurs neadekvatni

� Event Trigered (ET) i Time Trigered (TT)

Hard i Soft RT sistemiVreme odziva (Response Time): reda milisekunde/sekunde,

mogućnost interakcije čoveka u kritičnim uslovima, prekoračenje deadline.

Vršno opere ćenje (Peak-Load Performance): specifikacijavršnog opterećenja, očuvanje specificiranih DL.

Sinhronizacija (Control of Pace): sinhronizacija sa stanjemu okruženju

Sigurnost: pouzdanost sistema, autonomnost u detekcijigrešaka.

Veličina polja podataka: baza podataka u realnom vremenu,mala privremena tačnost.

Tip redundanse: postupak nakon detekcije grešaka vraćanjemna kontrolnu tačku. Teškoće kod hard sistema: DL,neponovljivost aktivnosti, tačnost i protok vremena.

Fail-Safe i Fail-Operational sistemiPonašanje sistema u slučaju otkaza.Verovatnoća detektovanja greške – high error detection coverage.Watchdog.Fail-Operational sistemi moraju obezbediti minimalni nivo servisa.

Garantovani odziv i Najbolji mogu ći odzivSistem koji funkcioniše u specificiranim uslovima otkaza i opterećenjima.Sistemi sa najboljim mogućim odzivom (best effort) ne zahtevaju rigoroznu specifikaciju velikih opterećenja.

Resurs adekvatni i Resurs neadekvatniResurs adekvatni i Resurs neadekvatni

Event Trigered (ET) i Time Trigered (TT)Model realnog vremenaVremenska osa od prošlosti ka budućnostiPojava na vremenskoj osi – događaj (event )Sadašnji trenutak (now ) – spec. događaj koji odvaja prošlost od sadaš.interval - definisan sa dva događaja: start event i terminating eventTrajanje intervala – duration , razlika između pojave start i terminatin ev.Atribut stanja – svaka osobina entiteta koja ostaje validna u tokukonačnog trajanja - Informacija stanja, Osmatranje - događaj koji beleži stanje entiteta u konkretnom trenutkuOsmatranje - događaj koji beleži stanje entiteta u konkretnom trenutkuDigitalni takt – podela vremenske ose na jednake sekvence (granule).Granule omeđene periodičnim događajima – otkucaj takta (tic)Triger – kogađaj koji uzrokuje start neke akcije

Event Trigered (ET) Pristup kod koga se sve aktivnosti procesiranja iniciraju kad dođe do značajne promene nekog stanja, t.j. događaja koji ne potiče od taktnog signala.

Time Trigered (TT) Pristup kod koga se iniciranje aktivnosti vrši u predefinisanim trenutcima vremena.

Tržište RT sistemaTržište RT sistemaOdnos cena/performanse i uspeh nekog proizvoda.

Cena koštanja u toku životnog ciklusa proizvoda ( life-cycle cost ):cena razvoja,cena proizvodnje icena održavanja.

Cena hardvera – cena sofvera, nekad i sad

Kvalitet softvera – Software Quality Assurance SQAHardver se degradira uprkos održavanju, sofver degradirazbog hardvera

Odlu čuju ći faktori koji odre đuju cenu sagledani kroz dva primera:Embedded sistemiAutomatsko upravljanje industrijskim postrojenjem

1. embedded sistemi

Deo većeg sistema, inteligentni proizvod.

Mehani čki deo, kontrolni embedded ra čunar i interfejs.Masovna produkcija.Statička struktura.Interfejs čovek-mašina.Minimizacija mehaničkog podsistema.Strategija održavanja: bez održavanja/dijagnostički interfejs.Strategija održavanja: bez održavanja/dijagnostički interfejs.Sposobnost za komunikaciju.

Faze u razvoju metoda projektovanjaAd-hoc primena računara, izrada softvera od strane inženjera.Novi zahtevi - dodavanje novih funkcija.Uvođenje operativnog sistema – novi troškovi bez vidljivih poboljšanja.Komunikacioni interfejsi i standardi.

2. Automatsko upravljanje industrijskim postrojenjem

Prvo polje primene.

Industrijska instrumentacija uz korišćenje daljinski upravljanih kontrolera.

Uvođenje centralnog procesnog računara kao pomoć operateru (open loop control) .

Razvoj modela procesa i porast pouzdanosti računara - funkcije kontrole prepuštane računaru (closed-loop control).računaru (closed-loop control).

Jedinstvenost svakog sistema za automatizaciju. fizički raspored, opreativna strategija, pravila regulacije i sistem izveštavanja konkretnog postrojenja.

Cena razvoja, cena proizvodnje (hardvera) i cena održavanja.

Računar za kontrolu

proizvodnje

Konzolaoperatera

Primeri sistema za rad u realnom Primeri sistema za rad u realnom vremenu vremenu

VentilPretvarač

temperatureMešač

Hemikalije i

materijaliFinalni

proizvod

Sistem za kontrolu procesa

Primer: Digitalna kontrolaPrimer: Digitalna kontrola

e(t) = r (t) − y(t) u analognom domenu

ek = rk − yk

Aproksimacija e(t) u opsegu (k − 1)T ≤ t ≤ kT sa (ek − ek−1)/TPrimenom trapezoidnog pravila i numeričke integracije može se pisati

uk = uk−2 + αek + βek−1 + γek−2

Primer: Digitalna kontrolaPrimer: Digitalna kontrola

Primer: Digitalna kontrolaPrimer: Digitalna kontrola

Izbor periode odmeravanja

Multirate sistemi

Deadbeat kontrola

Kalmanov filterKalmanovo pojačanje

Senzor brzine

Primer: Laboratorijski urePrimer: Laboratorijski ure đaj za ispitivanje čvrsto će kamene vuneđaj za ispitivanje čvrsto će kamene vune

Obezbediti konstantnu silu pritiska na uzorak.Silu održavati u toku zadatog vremensog intervala. Izmeriti deformaciju uzorka (promene dimenzije)

Dodatni zahtev: gradijent sile održavati konstantni m do postizanja zadate sile.

Senzor sile

Motor/reduktor

Uzorak

Postolje

Primer: Kontrola vazdušnog saobra ćajaPrimer: Kontrola vazdušnog saobra ćaja

Primer: Radarski sistemiPrimer: Radarski sistemi

Primer: Multimedijalni sistemiPrimer: Multimedijalni sistemi

Potreba za kompresijom signalaSlika u boji veli čine 100x100 piksela 30 f/s kodirana sa 3 bita po ko mponentizahteva 2.7 Mbit/s

MPEG kompresija/dekompresijaMotion Estimation

Zavisnot sadržaja sukcesivnih frejmovaZavisnot sadržaja sukcesivnih frejmovaTransliranje malih blokova slike (8x8 piksela)

Diskretna kosinusna transformacijaAnaliza i transformacija blokova 8x8

DekompresijaBliska aproksimacija originalne matrice