{"id":107797,"date":"2011-06-04T00:00:00","date_gmt":"2011-06-04T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/arquitectura-software-de-comunicaciones-para-sistemas-distribuidos-cra%c2%adticos-con-requisitos-de-tiempo-real-estrictos\/"},"modified":"2011-06-04T00:00:00","modified_gmt":"2011-06-04T00:00:00","slug":"arquitectura-software-de-comunicaciones-para-sistemas-distribuidos-cra%c2%adticos-con-requisitos-de-tiempo-real-estrictos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/lenguajes-de-programacion\/arquitectura-software-de-comunicaciones-para-sistemas-distribuidos-cra%c2%adticos-con-requisitos-de-tiempo-real-estrictos\/","title":{"rendered":"Arquitectura software de comunicaciones para sistemas distribuidos cr\u00edticos con requisitos de tiempo real estrictos"},"content":{"rendered":"

Tesis doctoral de Santiago Urue\u00f1a Pascual <\/strong><\/h2>\n

Gracias a la introducci\u00f3n de computadores empotrados para controlar sistemas f\u00edsicos a principios de la d\u00e9cada de 1960 se consigui\u00f3 obtener una l\u00f3gica mucho m\u00e1s avanzada que con los sistemas de control convencionales mec\u00e1nicos o electro-mec\u00e1nicos. Se dispon\u00eda de una mayor funcionalidad a un coste menor, y con m\u00e1s flexibilidad a la hora de realizar cambios en la l\u00f3gica de control. estos sistemas presentaban requisitos de tiempo real, ya que deben responder en unos plazos de tiempo acotados a est\u00edmulos del exterior. Es m\u00e1s un problema software que hardware: no es necesario que sea r\u00e1pido, sino que es preciso realizar en cada momento lo m\u00e1s urgente y en un tiempo predecible. ciertos tipos de sistemas de control son cr\u00edticos o de alta integridad, ya que si fallaran podr\u00edan poner en peligro la seguridad de personas o provocar cat\u00e1strofes ecol\u00f3gicas. Por ello, el software debe superar un proceso de certificaci\u00f3n realizado por una entidad externa y atendiendo a una legislaci\u00f3n, o regulaciones de la industria o de organizaciones internacionales. debido a las especiales caracter\u00edsticas del software de control cr\u00edtico–escasos recursos de los computadores empotrados, predecibilidad para conseguir tiempo real estricto, y simplicidad del c\u00f3digo para poder certificarlo–hacen falta herramientas muy espec\u00edficas para su desarrollo. El lenguaje de programaci\u00f3n ada es muy utilizado en este tipo de sistemas ya que, aunque de prop\u00f3sito general, est\u00e1 tambi\u00e9n dise\u00f1ado para el c\u00e1lculo cient\u00edfico, los sistemas de control, y es muy poco propenso a errores. m\u00e1s concretamente se utilizan perfiles de un lenguaje de programaci\u00f3n para no utilizar aquellas caracter\u00edsticas dif\u00edciles de certificar (e.G. Las excepciones o la orientaci\u00f3n a objetos). Spark es un ejemplo de subconjunto de ada muy utilizado para sistemas cr\u00edticos y que permiten realizar an\u00e1lisis est\u00e1tico al c\u00f3digo. Dichos subconjuntos eran muy austeros, no habiendo ni sistema operativo (eran los llamados ejecutivos c\u00edclicos) para que fuese m\u00e1s sencillo de certificar. La desventaja era que al aumentar la complejidad del c\u00f3digo los costes se disparaban, tambi\u00e9n en el mantenimiento. el perfil de ravenscar se empez\u00f3 a desarrollar en 1997 por expertos de la industria y de la academia como un subconjunto de ada espec\u00edfico para sistemas cr\u00edticos de tiempo real estricto que no fuera s\u00f3lo secuencial y que adem\u00e1s incorporase los \u00faltimos avances de la teor\u00eda de sistemas de planificabilidad y de an\u00e1lisis de tiempo de respuesta. De esta forma, el perfil resultante permite una concurrencia en ada suficientemente rica como para programar sistemas de control, pero suficientemente sencillo para que el sistema operativo sea certificable y se pueda medir los tiempos de c\u00f3mputo m\u00e1ximos. los sistemas de control cr\u00edticos del futuro aprovechar\u00e1n el aumento de los recursos computacionales (cpu, memoria, ancho de banda y fiabilidad) y la reducci\u00f3n de costes de \u00e9stos incrementando por un lado la funcionalidad ofrecida por el software (aumento complejidad c\u00f3digo), y la proliferaci\u00f3n de sistemas distribuidos para que cada dispositivo pueda ser controlado por un computador distinto, y tambi\u00e9n para mejorar la tolerancia a fallos. tradicionalmente, como no todo el c\u00f3digo de un sistema de alta integridad tiene la misma criticidad–y por lo tanto no se utilizan las mismas herramientas ni es necesario certificarlo todo al mismo nivel, ya que es un proceso muy caro, sobre todo para niveles altos–se utilizaba computadores diferentes para cada aplicaci\u00f3n. pero con el incremento exponencial del n\u00famero de aplicaciones, no es factible tambi\u00e9n aumentar el n\u00famero de procesadores debido al peso y el precio que esto supondr\u00eda. por ello, por ejemplo est\u00e1 teniendo \u00e9xito en avi\u00f3nica la arquitectura modular integrada (ima, integrated modular avionics), para poder ejecutar aplicaciones de distintas criticidades en un mismo nodo con aislamiento espacial y temporal entre las mismas. puede considerarse que el perfil de ravenscar ha tenido bastante \u00e9xito, ya que por un lado hay diversas implementaciones comerciales (y de investigaci\u00f3n) y est\u00e1 empezando a ser usado por la industria—principalmente por la aeroespacial y de transporte–y por otro ha sido incluido dentro de la especificaci\u00f3n de ada 2005, con lo cual actualmente es un est\u00e1ndar iso. Pero es necesario actualizar el perfil para adaptarlo a los requisitos de los sistemas de nueva generaci\u00f3n, as\u00ed como incluir los nuevos avances en teor\u00eda de planificabilididad y an\u00e1lisis de tiempo de respuesta. as\u00ed pues, la presente tesis doctoral extiende el perfil de ravenscar a los sistemas distribuidos, y propone un protocolo de comunicaciones de tiempo real estricto sobre redes de comunicaciones no deterministas. en los \u00faltimos a\u00f1os se ha avanzado mucho en cuanto al an\u00e1lisis de tiempo de respuesta de sistemas distribuidos, y la teor\u00eda est\u00e1 lo suficiente madura como para incorporarse a herramientas para la industria. Esta extensi\u00f3n tambi\u00e9n servir\u00e1 para mezclar aplicaciones de distinta criticidad en una misma cpu pero en diferentes particiones, ya que cada partici\u00f3n ser\u00e1 un nodo l\u00f3gico del sistema distribuido aunque se ejecute en el mismo nodo f\u00edsico. las arquitecturas particionadas requieren el aislamiento temporal y espacial entre aplicaciones de distinta criticidad. Esto supone un problema en las cpus utilizadas en sistemas para el espacio: los procesadores resistentes a la radiaci\u00f3n no disponen de una unidad de gesti\u00f3n de memoria (mmu), el mecanismo tradicionalmente utilizado en sistemas empotrados y de prop\u00f3sito general para garantizar el aislamiento espacial. la presente tesis doctoral aborda el tema del aislamiento espacial en procesadores para el espacio, y ofrece particionamiento en memoria utilizando los sencillos mecanismos disponibles en los procesadores resistentes a la radiaci\u00f3n. esta novedosa t\u00e9cnica es completamente segura, y conserva las ventajas de la certificaci\u00f3n independiente entre aplicaciones de distintas criticidades.<\/p>\n

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Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00abArquitectura software de comunicaciones para sistemas distribuidos cr\u00edticos con requisitos de tiempo real estrictos<\/strong>\u00ab<\/h3>\n
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  • T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Arquitectura software de comunicaciones para sistemas distribuidos cr\u00edticos con requisitos de tiempo real estrictos <\/li>\n
  • Autor:<\/strong>\u00a0 Santiago Urue\u00f1a Pascual <\/li>\n
  • Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Madrid<\/li>\n
  • Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 06\/04\/2011<\/li>\n<\/ul>\n

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    Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n
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    • Director de la tesis<\/strong>\n
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      • Juan Zamorano Flores<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
      • Tribunal<\/strong>\n
          \n
        • Presidente del tribunal: Juan Antonio De la puente alfaro <\/li>\n
        • tullio Vardanega (vocal)<\/li>\n
        • f\u00e9lix Garc\u00eda carballeira (vocal)<\/li>\n
        • Jos\u00e9 Javier Guti\u00e9rrez Garc\u00eda (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n

           <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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