DAS5306: Programação Concorrente e Sistemas de Tempo Real

Trabalhos para 2016/1

Sugestão para quem usa Windows normalmente: virtualbox


T1 - Trabalho do controlador de sistemas contínuos: sequencial

Implementar o controle e a supervisão do sistema descrito aqui.

Simulador é usado para simular uma unidade de caldeira e é chamado com:
java -jar aquecedor2008_1.jar <número-porta-escutada>

A caldeira possui instrumentação embutida e aceita os seguintes comandos:
"sta0" lê valor de Ta
"st-0" lê valor de T
"sti0" lê valor de Ti
"sno0" lê valor de No
"sh-0" lê valor de H
"ani123.4" define valor de Ni como 123.4
"aq-567.8" define valor de Q como 567.8
"ana123.4" define valor de Na como 123.4
"anf123.4" define valor de Nf como 123.4

Cuidado com a formatação dos valores em ponto flutuante.

Implementar em C no Linux o programa CONTROLADOR, o qual deve incluir as seguintes funcionalidades de controle:

- Laço de controle como tarefa periódica para a temperatura;
- Laço de controle como tarefa periódica para o nível;
- Uso do tanque auxiliar e da saída de água;
- Informações na tela sobre a situação corrente;
- Entrada através do teclado dos valores de referência para nível e temperatura;
- Armazenagem periódica dos valores lidos de temperatura e armazenagem desses dados
em arquivo, através de buffer duplo.


Outros requisitos:
- Não usar threads;
- Período do controlador de temperatura deve ser 90ms;
- Período do controlador de nível deve ser 70ms;
- Atualização da tela pode ser com sleep simples de 1 segundo.



T2 - Trabalho de tempo real

Partindo do programa controlador desenvolvido para o trabalho T1, meça o tempo de resposta de cada um dos controladores.

O tempo de resposta inicia no momento t de acordar. Após concluir cada controlador, antes de calcular o novo t de acordar, obtenha a hora atual t1. Com "t1 - t" temos o tempo de resposta do controlador em questão. Cuidado com a divisão de segundos e nanosegundos. Para maior precisão, NÃO converta para float ou double, mas mantenha em long+long (segundos e nanosegundos).

Armazene esta informação em um array e depois de algum tempo grave em arquivo. Apresente um histograma destas medições. Identifique o pior caso, isto é, o maior tempo de resposta observado.

Faça a experiência com o computador com baixa atividade e também com o computador fazendo downloads de servidores com grande capacidade. Compare os histogramas obtidos para os dois casos de carga no computador.

Até que período seria possível levar o controlador nestas condições de execução ?

Usar as funções clock_nanosleep e clock_gettime.

Adicionalmente:

- Número de amostras >= 10000, usar o mesmo número de amostras em todos os experimentos

- Plotar com carga e sem carga junto, no mesmo gráfico, para cada variável medida (tempo de resposta de cada controlador)

- Usar como unidade microsegundo nos gráficos

- Fazer a coleta dos dados em máquina real e não em máquina virtual

- Gerar relatório em PDF com texto descrevendo exatamente o que foi medido e os gráficos



T3 - Trabalho do controlador de sistemas contínuos: concorrente

Implementar o controle e a supervisão do sistema descrito aqui.

Simulador é usado para simular uma unidade de caldeira e é chamado com:
java -jar aquecedor2008_1.jar <número-porta-escutada>

A caldeira possui instrumentação embutida e aceita os seguintes comandos:
"sta0" lê valor de Ta
"st-0" lê valor de T
"sti0" lê valor de Ti
"sno0" lê valor de No
"sh-0" lê valor de H
"ani123.4" define valor de Ni como 123.4
"aq-567.8" define valor de Q como 567.8
"ana123.4" define valor de Na como 123.4
"anf123.4" define valor de Nf como 123.4

Cuidado com a formatação dos valores em ponto flutuante.

Implementar em C no Linux o programa CONTROLADOR, o qual deve incluir as seguintes funcionalidades de controle:

- Laço de controle como tarefa periódica para a temperatura;
- Laço de controle como tarefa periódica para o nível;
- Uso do tanque auxiliar e da saída de água;
- Informações na tela sobre a situação corrente;
- Entrada através do teclado dos valores de referência para nível e temperatura;
- Armazenagem periódica dos valores lidos de temperatura e armazenagem desses dados
em arquivo, através de buffer duplo.


Outros requisitos:
- Usar mutex para proteger as variáveis compartilhadas;
- Tarefas periódicas implementadas com precisão e não com sleep fixo;
- Período do controlador de temperatura deve ser 90ms;
- Período do controlador de nível deve ser 70ms;
- Atualização da tela pode ser com sleep simples de 1 segundo.


Alguns aspectos para a composição da nota do trabalho do controlador:
- Fez no Linux, em C, usando a biblioteca das pthreads ?
- Foi usado um mutex para cada estrutura compartilhada ?
- A aplicação apresenta valores dos sensores na tela ?
- A aplicação possui laços de controle para temperatura e nível ?
- A aplicação acessa teclado durante a execução do controlador, afeta valor de referência ?
- A aplicação grava leituras em arquivo ?
- As tarefas de controle são realmente periódicas ?
- Existe algum warning na compilação ?


T4 – Trabalho da Simulação Concorrente

Implemente uma simulação usando programação concorrente, onde os elementos ativos (pessoas, carros, máquinas, etc) são representados por threads, e as contenções entre eles (elevador, cruzamento, peças, etc) são representados por monitores acessados pelas threads.

A simulação será construida como um programa concorrente em C usando a biblioteca das pthreads. Os elementos ativos são representados por threads, e a descrição do ambiente onde ocorre a interação entre eles deve ser feita através de variáveis globais compartilhadas, cujo acesso é regulado por monitores. A evolução do estado do sistema ocorre conforme a dinâmica do sistema simulado. Sleep pode ser usado para simular ações demoradas.

Exemplos de sistemas que podem ser simulados: tráfego urbano, tráfego aéreo, tráfego ferroviário, manufatura, bolsa de valores, sistemas militares, sistemas ecológicos, etc.

Cada grupo deve descrever sua proposta e obter aprovação para ela antes de implementar. Cada grupo deve implementar uma simulação diferente.

A simulação será realizada por um programa único composto por muitas threads. O uso de comunicação via UDP é opcional, não será cobrado. Mas pode ser usado caso o grupo julgue conveniente para a simulação em questão.