Proposta de arquitetura de hardware e software para sistemas tempo-real distribuídos

Abstract

Um sistema tempo-real caracteriza-se por possuir requisitos temporais para execução de suas atividades, e de acordo com a sua tolerância ao atendimento destes requisitos é classificado em hard-real-time ou soft-real-time. O presente trabalho se propõe a apresentar uma arquitetura de hardware e software para suporte a sistemas tempo-real embarcados de baixo custo com objetivo de aplicação em pesquisas no meio acadêmico e que possa ser usado até em ambientes hard-real-time. A motivação para este trabalho está na necessidade de incorporação de garantias temporais (determinismo) em sistemas operacionais, características estas tão necessárias para sistemas tempo-real, e que são problemáticas de serem mantidas em sistemas dinâmicos que usam arquiteturas de hardware e software convencionais. Apoiado em estudos já realizados neste sentido, esta proposta pretende suprir o suporte em hardware, usando para tal microcontroladores de 32bits com alta capacidade de processamento e um ambiente de software confiável, já conhecido, com porte para sistemas embarcados e com código fonte aberto: o uClinux, porém com modificações para a sua adaptação no hardware proposto e para enfatizar as suas características tempo-real.

Real-time systems are characterized by the fact that not only logical but also timing correctness properties have to be satisfied. Typically, a real-time system is divided into two categories: hard-real-time, if missing a deadline may lead to catastrophic consequences, and soft-real-time, if a late completion gracefully degrades the performance without causing damage. This work presents a low cost embedded hardware and software architecture to support real-time systems. While mainly intended for research purposes, the proposed architecture should provide support to the development of hard-real-time systems. The proposed architecture addresses a common problem in conventional architectures: the maintenance of a deterministic temporal behavior, essential in real-time systems, and damaged by an overload caused by operating systems activities. The proposed architecture make use of a 32bits high performance microcontroller, a reliable, popular and open source code operating system to embedded applications uClinux, and enhance these with extensions to better cope with real-time systems development.