DAS5306: Programação Concorrente e Sistemas de Tempo Real

Trabalhos para 2019/1

Sugestão para quem usa Windows normalmente: virtualbox

 

T1 - Trabalho do controlador de sistemas contínuos sequencial e tempo real

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;
- Uso do tanque auxiliar e da saída de água;
- Informações na tela sobre a situação corrente.

Outros requisitos:
- Não usar threads;
- Período do controlador de temperatura deve ser 30ms exato, ver exemplo;
- Atualização da tela pode ser aproximadamente a cada 1 segundo.

 

Medições de tempo real

Partindo do programa controlador desenvolvido, meça o tempo de resposta do controle de temperatura.

O tempo de resposta inicia no momento t de acordar. Após concluir o 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) até fazer a subtração.

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 (high water mark).

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 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 as observações e os gráficos.

 

 

T2 - 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;

- Verificação da temperatura a cada 10ms para disparo de tarefa de alarme caso esteja acima de 30 graus.

- 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 (produtor/consumidor).

 


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 50ms;
- 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 uma tarefa para o alarme ?


T3 – Programação Concorrente

Implementar usando a biblioteca das Pthreads em C no Linux um programa concorrente composto por 9 threads as quais compartilham uma única estrutura de dados.

A estrutura de dados corresponde a um string global com controle de acesso que permite multiplas leituras simultaneas porém a escrita deve ser exclusiva.

Operações no monitor: iniciaLer, fimLer, iniciaEscrever, fimEscrever

Algumas threads precisam gerar dados (escritoras) enquanto outras precisam processar dados (leitoras).
Cada thread escritora gera um número finito de strings e depois termina. As threads leitoras apenas colocam
a informação corrente na tela.

É necessário colocar sleeps no código fonte para permitir uma execução mais lenta e controlada com o objetivo de
testar o código. É necessário mostrar que:

- Vários leitores podem ler simultaneamente
- Escritores acessam com exclusividade

O dado em si a ser lido ou escrito é apenas uma variável string global.