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Théorie et analyse des systèmes embarqués en temps réel

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Théorie et analyse des systèmes embarqués en temps réel

Ce cours fait partie de Spécialisation "Systèmes embarqués en temps réel"

Instructeur : Sam Siewert

6 907 déjà inscrits

Inclus avec

4 modules

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20 avis

niveau Avancées

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Ce que vous apprendrez

Méthodes d'analyse de la faisabilité d'un service en temps réel à priorité dynamique
Méthodes de contrôle des problèmes d'inversion de priorité non bornés
Éviter et sortir de l'impasse
Éviter et récupérer l'inversion de priorité non limitée

Compétences que vous acquerrez

Catégorie : Programmation du système
Catégorie : Analyse des systèmes
Catégorie : Outils de test
Catégorie : Informatique théorique
Catégorie : Algorithmes
Catégorie : Conception et mise en œuvre du système
Catégorie : Conception de logiciels
Catégorie : Gestion des processus du système d'exploitation
Catégorie : Systèmes embarqués
Catégorie : Vérification et validation

Outils que vous découvrirez

Catégorie : Linux
Catégorie : Systèmes d'exploitation en temps réel
Catégorie : Logiciels embarqués

Détails à connaître

Certificat partageable

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Évaluations

4 devoirs

Enseigné en Anglais

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Ce cours fait partie de la Spécialisation "Systèmes embarqués en temps réel"

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Apprenez de nouveaux concepts auprès d'experts du secteur
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Il y a 4 modules dans ce cours

Ce cours fournit une dérivation mathématique complète et approfondie et un examen des modèles pour les politiques d'ordonnancement et la détermination de la faisabilité à la main et avec des outils monotones de taux, ainsi qu'une comparaison avec les performances réelles pour les threads planifiés en temps réel fonctionnant sur un système Linux natif. A la fin de ce cours, l'apprenant sera capable de dériver entièrement la borne supérieure de la politique monotone de taux de priorité fixe pour la faisabilité ainsi que de justifier la politique monotone de taux et sera capable de comparer avec l'ordonnancement dynamique des priorités, y compris la politique du délai le plus court en premier et la politique du moindre laxisme.

A la fin de ce cours, les apprenants seront capables de dériver et d'expliquer le modèle mathématique de la moindre borne supérieure monotone, ainsi que d'effectuer une analyse des diagrammes de temps pour les services logiciels à priorité fixe et dynamique. On apprendra à utiliser des outils d'analyse (Cheddar) pour automatiser l'analyse du temps et la comparer à la performance réelle. Les objectifs spécifiques incluent : ● Théorie du taux monotone (modèles mathématiques complets) ● Différences entre la politique de taux monotone à priorité fixe et les politiques de priorité dynamique " earliest deadline first " et " least laxity " ● Théorie de l'ordonnancement et pratique de l'écriture de code pour des cadres multifréquences, des services RTOS préemptifs prioritaires, et des services threadés en temps réel sur des systèmes d'exploitation traditionnels (Linux) ● Construction d'un système Linux multiservice simple utilisant des extensions POSIX en temps réel sur Raspberry Pi 3b en utilisant le séquençage et des méthodes pour enregistrer et vérifier l'accord entre la théorie et la pratique ● Génération et analyse de diagrammes de temps à l'aide de Cheddar Ce cours comprend des exigences matérielles et logicielles spécifiques. Veuillez consulter la FAQ ci-dessous pour plus de détails.

A la fin de ce module, vous serez en mesure d'analyser les mathématiques impliquées dans la condition de la moindre borne supérieure monotone, ainsi que ses défis et ses alternatives. Une extension de la politique d'ordonnancement RM, c'est-à-dire la politique d'ordonnancement monotone par échéance, ainsi que l'implémentation d'un test d'achèvement pour déterminer la faisabilité exacte de la politique d'ordonnancement monotone par taux font également partie du champ d'application de ce module. Les travaux de programmation permettront de mettre en œuvre des services en temps réel au niveau du système et de déterminer les meilleures politiques d'ordonnancement pour respecter les délais des systèmes en temps réel conçus, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Inclus

14 vidéos12 lectures1 devoir3 devoirs de programmation3 évaluations par les pairs1 sujet de discussion

14 vidéosTotal 191 minutes

Cours Connaissances présumées en temps réel et vue d'ensemble12 minutes
Code Walkthrough : Syslog pour le traçage et les affectations autogradées7 minutes
Politique de priorité fixe monotone et optimalité (révision)10 minutes
Ordonnancement monotone des taux dans la limite supérieure la plus basse13 minutes
Défis et alternatives à la politique de RM à priorité fixe16 minutes
Extensions monotones de la politique de tarification monotone en fonction de l'échéance11 minutes
Ordonnancement en fonction de l'échéance : utilisation d'alternatives dynamiques de priorité14 minutes
Dérivation RM LUB - Introduction13 minutes
Deux cas qui déterminent la limite supérieure la plus basse de la RM13 minutes
RM Limite supérieure la plus basse Point d'intersection10 minutes
Dérivation de la limite supérieure la plus basse du RM - Conclusion23 minutes
Faisabilité nécessaire et suffisante par l'analyse du pire cas (test exact)12 minutes
Faisabilité exacte d'une politique monotone avec point d'ordonnancement24 minutes
Faisabilité exacte d'un taux monotone à l'aide d'un test d'achèvement13 minutes

12 lecturesTotal 214 minutes

Mises à jour des cours et soutien à l'accessibilité1 minute
Étudiants sans crédit : Bienvenue et où trouver de l'aide10 minutes
Exigences matérielles et logicielles10 minutes
AIDE SUPPLÉMENTAIRE : Installation d'un laboratoire à domicile10 minutes
Guide du code pour les Peer-To-Peer10 minutes
Lignes directrices pour l'examen par les pairs de la qualité du code10 minutes
CODE : CU Boulder Linux Example Code - Public10 minutes
Manuel : RTECS avec Linux et RTOS10 minutes
Compétences de base en matière de Makefile à l'aide d'un exemple10 minutes
Exemples d'analyse de synchronisation pour RM, EDF et LLF10 minutes
Lisez, examinez et comprenez les dérivations dans le document original de la RMA (Liu & Layland)120 minutes
Facultatif : Analyse exacte du taux monotone3 minutes

1 devoirTotal 30 minutes

Module 1 - Étapes clés de la dérivation de la borne inférieure supérieure de la RM30 minutes

3 devoirs de programmationTotal 540 minutes

Affectation 1 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, inférieur à LUB, faisable, marge (sûre)180 minutes
Affectation 2 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, supérieur à LUB, faisable, marge (sûre)180 minutes
Affectation 3 : Emulation de diagramme de temps - RM réussit, Fair échoue180 minutes

3 évaluations par les pairsTotal 180 minutes

Affectation 1 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, inférieur à LUB, faisable, marge (sûre)60 minutes
Affectation 2 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, supérieur à LUB, faisable, marge (sûre)60 minutes
Affectation 3 : Emulation de diagramme de temps - RM réussit, Fair échoue60 minutes

1 sujet de discussionTotal 10 minutes

Présentez-vous10 minutes

À la fin de ce module, les apprenants seront en mesure de décrire le modèle de conception des services en temps réel, de décrire les difficultés de mise en œuvre telles que le blocage sans limite et de décrire le fonctionnement normal - demande de service, synchronisation entre un ISR et chaque thread ou tâche, initialisation, envoi de messages d'alerte, gestion des erreurs et terminaison.

Inclus

15 vidéos2 lectures1 devoir3 devoirs de programmation3 évaluations par les pairs

15 vidéosTotal 229 minutes

Comparaison entre la politique RM et le Round Robin14 minutes
Méthode de rappel pour l'ordonnancement à priorité fixe de RM Création de diagrammes de temps8 minutes
Diagrammes de synchronisation RM plus complexes12 minutes
Diagramme de temps avec un cas harmonique7 minutes
Diagramme de synchronisation avec un cas d'harmonique d'utilité totale6 minutes
Exemple de diagramme de temps comparant RM et EDF14 minutes
Prise en charge de l'extension POSIX RT17 minutes
Modèle de conception général Partie 1 : Fonctions, services et systèmes AMP RT20 minutes
Modèle général de conception, partie 2 : systèmes AMP multiservices à plusieurs noyaux20 minutes
Modèle de mise en œuvre : Services périodiques avec POSIX RT Threads, Interval Timers et Signals19 minutes
Files d'attente de messages pour la synchronisation et le partage des données18 minutes
Code Walkthrough : Démonstration de la fonctionnalité POSIX RT9 minutes
Méthodes de détermination du pire temps d'exécution (WCET)26 minutes
Méthodes d'accélération du WCET pour respecter les délais24 minutes
Gigue et dérive de la période de demande de service15 minutes

2 lecturesTotal 183 minutes

Extensions RT de POSIX - 1003.1 dans Linux, QNX, Solaris, FreeBSD, etc.180 minutes
Ressources optionnelles pour les extensions POSIX 1003.1 RT3 minutes

1 devoirTotal 30 minutes

Module 2 | Mise en œuvre du service et admission au temps réel à l'aide de l'ARM, du point d'ordonnancement, du test d'achèvement30 minutes

3 devoirs de programmationTotal 540 minutes

Affectation 4 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, supérieur à LUB, non faisable180 minutes
Affectation 5 : Émulation de diagramme de temps - Harmonique, au-dessus de LUB, faisable, marge zéro (non sûr)180 minutes
Affectation 6 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, échec RM, succès DM180 minutes

3 évaluations par les pairsTotal 180 minutes

Affectation 4 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, supérieur à LUB, non faisable60 minutes
Affectation 5 : Émulation de diagramme de temps - Harmonique, au-dessus de LUB, faisable, marge zéro (non sûr)60 minutes
Affectation 6 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, échec RM, succès DM60 minutes

À la fin de ce module, les apprenants sauront quand utiliser les politiques de priorité dynamique, leurs avantages pour le temps réel doux, leurs inconvénients pour la détection et la récupération des erreurs, les défis de la détermination de la faisabilité et de l'efficacité par rapport à la priorité fixe.

Inclus

6 vidéos4 lectures1 devoir1 devoir de programmation1 évaluation par les pairs

6 vidéosTotal 73 minutes

Avantages des priorités dynamiques et utilisation du FED17 minutes
Inconvénients des priorités dynamiques et cas où le FED ne doit pas être utilisé10 minutes
Avantages de la programmation dynamique et adaptative : Quand utiliser LLF13 minutes
Inconvénients de l'ordonnancement adaptatif dynamique : Quand le LLF ne doit pas être utilisé4 minutes
Comparaison finale des modes de défaillance et de rétablissement de l'EDF et du LLF11 minutes
Introduction et aperçu de l'outil Cheddar18 minutes

4 lecturesTotal 210 minutes

Taux monotone contre EDF - Document de synthèse180 minutes
Principes fondamentaux du FED Livre et documents clés10 minutes
Référence : Key Least Laxity First Papers10 minutes
Mise à jour des outils et exemples de Cheddar 3.2 !10 minutes

1 devoirTotal 30 minutes

Module 3 - L'échéance la plus proche d'abord, la laxité la plus faible d'abord30 minutes

1 devoir de programmationTotal 180 minutes

Affectation 7 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, échec RM, succès EDF et LLF180 minutes

1 évaluation par les pairsTotal 120 minutes

Affectation 7 : Emulation de diagramme de temps - non harmonique, échec RM, succès EDF et LLF120 minutes

À la fin de ce module, les apprenants seront en mesure de décrire les problèmes liés aux ressources utilisées en dehors de l'unité centrale (mémoire, E/S et stockage) et de savoir comment les éviter ou les résoudre

Inclus

12 vidéos2 lectures1 devoir2 évaluations par les pairs

12 vidéosTotal 152 minutes

Note sur les méthodes de synchronisation de Linux par rapport au RTOS17 minutes
Blocage libérable pour la libération des services6 minutes
Blocage limité et impact de l'efficacité d'exécution sur les systèmes RT25 minutes
Définition du blocage non limité et exemples de causes racines18 minutes
Code Walkthrough : Attente circulaire - Démonstration d'un blocage6 minutes
Guide du code : Pouvez-vous trouver un moyen simple de sortir d'une impasse après un délai d'attente ?4 minutes
Examen de l'utilisation des sémaphores et de la nécessité d'une section critique (S.C.)4 minutes
Code Walkthrough : Démonstration de l'inversion de priorité non bornée8 minutes
Héritage de priorité, plafond de priorité et émulation de plafond de priorité19 minutes
Mars Pathfinder Problem - Rolling Reset 3 jours avant l'approche la plus proche de Mars19 minutes
Analyse des causes profondes de la sonde Mars Pathfinder10 minutes
Mars Pathfinder - La localisation des bogues et la correction16 minutes

2 lecturesTotal 250 minutes

Protocole d'inversion de priorité (non borné) et d'héritage de priorité240 minutes
OPTIONNEL : L'évolution de Linux en temps réel10 minutes

1 devoirTotal 30 minutes

Module 4 | Synchronisation des threads30 minutes

2 évaluations par les pairsTotal 360 minutes

Linux n'a pas de protocole d'héritage de priorité ou de plafond - Pourquoi ? Que peut-on faire ?180 minutes
Qu'est-il réellement arrivé au Mars Pathfinder ? Pourquoi y a-t-il plusieurs histoires ?180 minutes

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Ce site cours fait partie du (des) programme(s) diplômant(s) suivant(s) proposé(s) par University of Colorado Boulder. Si vous êtes admis et que vous vous inscrivez, les cours que vous avez suivis peuvent compter pour l'apprentissage de votre diplôme et vos progrès peuvent être transférés avec vous.¹

Instructeur

Sam Siewert

University of Colorado Boulder

4 Cours25 563 apprenants

Offert par

University of Colorado Boulder

En savoir plus sur Génie électrique

Statut : Essai gratuit
University of Colorado Boulder
Real-Time Embedded Systems Concepts and Practices
Cours
Statut : Essai gratuit
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Real-Time Mission-Critical Systems Design
Cours
Statut : Essai gratuit
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Real-Time Embedded Systems
Spécialisation
Statut : Essai gratuit
28DIGITAL
Development of Real-Time Systems
Cours

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Étudiant(e) depuis 2018

’Pouvoir suivre des cours à mon rythme à été une expérience extraordinaire. Je peux apprendre chaque fois que mon emploi du temps me le permet et en fonction de mon humeur.’

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’Apprendre, ce n'est pas seulement s'améliorer dans son travail : c'est bien plus que cela. Coursera me permet d'apprendre sans limites.’

Foire Aux Questions

Configuration requise

● Un ordinateur Windows ou MAC pour l'accès à distance au Raspberry Pi

● Un réseau domestique avec accès à Internet et un routeur permettant d'atteindre le Raspberry Pi sur le réseau local (Wi-Fi ou Ethernet)

● SSH activé sur le Raspberry Pi (obligatoire)

● VNC activé sur le Raspberry Pi (facultatif, pour l'accès au bureau à distance)

Exigences matérielles

Pour compléter cette spécialisation, vous aurez besoin d'une configuration de laboratoire à domicile basée sur une plate-forme Linux embarquée prise en charge. La configuration suivante est requise et testée pour toutes les activités du cours.

Matériel requis

● Plate-forme matérielle Linux embarquée - Recommandée : Raspberry Pi 3B+ (famille Raspberry Pi ou équivalent)

● Carte MicroSD (16 Go minimum ; 32 Go recommandés)

● Alimentation [context sensitive] de 5V / 2,5A avec interrupteur

● Caméra USB compatible UVC (USB 2.0 ou supérieur)

● Câble HDMI

● Moniteur HDMI + clavier + souris (pour la configuration initiale uniquement)

● Connexion réseau entre le Raspberry Pi et votre routeur domestique (Wi-Fi ou Ethernet)

Configuration matérielle recommandée

Raspberry Pi 3B+, qui peut être obtenu à partir de :

● SparkFun (~44 $, carte uniquement) ou

● CanaKit Raspberry Pi 3 Model B+ Starter Kit (~125 $, comprend la carte) plus :

● Carte microSD (préchargée avec NOOBS ou Raspberry Pi OS)

● Dissipateurs thermiques

● Boîtier

● Alimentation [context sensitive] 5V / 2,5A avec interrupteur

● Câble HDMI

● Caméra USB compatible UVC (USB 2.0 ou mieux)

Configurations matérielles alternatives

Bien que le Raspberry Pi 3B+ soit la plateforme officiellement prise en charge, vous pouvez utiliser d'autres plateformes embarquées compatibles avec Linux à vos propres risques :

● Raspberry Pi 4 (offre USB 3.0, 2+ Go de RAM et Gigabit Ethernet)

● Jetson Nano, DE10-SoC, ou cartes similaires (utilisateurs avancés uniquement ; auto-support requis)

Remarque : tout le code de démarrage fourni dans cette spécialisation est testé et vérifié sur le Raspberry Pi 3B+ avec Raspberry Pi OS (anciennement Raspbian).

Exigences logicielles

Capacité à installer et à utiliser l'un des outils d'accès à distance suivants sur votre ordinateur :

● MobaXterm (recommandé pour Windows)

● PuTTY

● VNC Viewer

Pour accéder aux supports de cours, aux devoirs et pour obtenir un certificat, vous devez acheter l'expérience de certificat lorsque vous vous inscrivez à un cours. Vous pouvez essayer un essai gratuit ou demander une aide financière. Le cours peut proposer l'option "Cours complet, pas de certificat". Cette option vous permet de consulter tous les supports de cours, de soumettre les évaluations requises et d'obtenir une note finale. Cela signifie également que vous ne pourrez pas acheter un certificat d'expérience.

Lorsque vous vous inscrivez au cours, vous avez accès à tous les cours de la spécialisation et vous obtenez un certificat lorsque vous terminez le travail. Votre certificat électronique sera ajouté à votre page Réalisations - de là, vous pouvez imprimer votre certificat ou l'ajouter à votre profil LinkedIn.

Plus de questions

Visitez le Centre d'Aide pour les Étudiants

Aide financière disponible,