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Sistemas RTO QNX




Enviado por Pablo Turmero



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    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

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    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.

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    Determinismo
    Sensibilidad
    Control de usuario
    Fiabilidad
    Tolerancia a los fallos
    Tipos de Sistemas Operativos en tiempo real:

    Características fundamentales:
    SISTEMAS CRÍTICOS
    SISTEMAS NO CRÍTICOS

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    Características de diseño y soporte del Sistema Operativo en tiempo real:

    Procesador.
    Planificación y Procesos.
    Comunicación entre procesos y sincronización.
    Interrupciones.
    Memoria.
    Comunicaciones.

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    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.

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    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.

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

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    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

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    ARQUITECTURA BASICA

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    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)

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    ATENCIÓN PRIORITARIA EN EL KERNEL ESTÁNDAR (PREEMPTABLE KERNEL)

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    ATENCION PRIORITARIA EN EL KERNEL ESTANDAR

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

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    MODIFICACIONES EN EL KERNEL ESTANDAR (PATCH):
    MICROKERNEL

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    MODIFICACIONES EN EL KERNEL ESTANDAR (PATCH):
    NANOKERNEL

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    MODIFICACIONES EN EL KERNEL ESTANDAR (PATCH):
    RECURSO KERNEL

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    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.

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    Arquitectura de QNX
    Microkernel

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    Arquitectura de QNX

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    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

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    Arquitectura Interna

    Microkernel

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

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    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 ()

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    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

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    Administrador de dispositivos

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    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

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

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    Instalación de QNX
    Instalación típica de QNX

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    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.

    Pasos para instalar QNX

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

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    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

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    Arquitectura Microkernel

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    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

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    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

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    Partición adaptativa

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    Procesamiento transparente distribuido

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

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    OBJETIVO: cumplir requisitos de disposición temprana.

    ESTRATEGIAS:
    BIOS – less boot
    Microkernel
    Activación instantánea de dispositivo
    Arranque rápido

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    Photon microGUI

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    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

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    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

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

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    SOFTWARE SOBRE QNX: REALFLEX
    Características
    Beneficios

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    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

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    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

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    Interface Gráfica de Usuario

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