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RÉSUMÉ
La validation des systèmes temps réel répartis nécessite une analyse des traitements parallèles sur les processeurs (tâches), ainsi que des messages échangés par ces processeurs via le réseau. Cet article présente l'ordonnancement des systèmes temps réel répartis, afin de valider les contraintes temporelles des tâches et des messages échangés sur le réseau. Deux méthodes de validation sont présentées : l'une analysant conjointement les messages et les tâches, l'autre validant les messages indépendamment de l'exécution des tâches.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Emmanuel GROLLEAU : Professeur des universités en Informatique à l’ISAE-ENSMA (Chasseneuil du Poitou)
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Michaël RICHARD : Maître de conférences en Informatique à l’ISAE-ENSMA (Chasseneuil du Poitou)
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Pascal RICHARD : Professeur des universités en Informatique à l’Université de Poitiers
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Frédéric RIDOUARD : Maître de conférences en Informatique à l’Université de Poitiers
INTRODUCTION
La complexité des procédés temps réel à commander ou à superviser, le nombre élevé de données et d’événements à traiter, la répartition topologique des procédés, d’une part, et l’apparition depuis plusieurs années de réseaux dédiés aux systèmes embarqués, d’autre part, sont tous des facteurs qui ont conduit à repenser les applications temps réel centralisées. Aujourd’hui, la notion d’architecture répartie, ou distribuée, est très utilisée dans le milieu industriel, notamment dans l’industrie du transport. À titre d’exemple, les domaines d’applications faisant couramment appel aux architectures réparties sont :
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le contrôle d’équipements dans les transports (avionique, automobile, ferroviaire…) ;
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le contrôle et la régulation de trafic en milieu urbain ;
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les industries (contrôle/commande de procédés…) ;
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le domaine militaire (suivi de trajectoires de missiles…) ;
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le domaine aérospatial (suivi de satellites, pilotage automatique…) ;
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la domotique (sécurité d’habitations…) ;
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les télécommunications (systèmes de commutation…) ;
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le domaine médical (assistance et contrôle de malades…).
Un système informatique destiné à commander ou à superviser des opérations est composé, le plus souvent, de plusieurs unités de traitement (ordinateurs, automates programmables, ECU [Electronic Control Unit]…), des capteurs, des actionneurs, des périphériques de visualisation et de dialogue avec les opérateurs. L’ensemble de ces éléments est interconnecté par un réseau ou par plusieurs réseaux interconnectés entre eux (des réseaux industriels, des réseaux bureautiques, des bus de terrain, etc.). Ce type de système est qualifié de système temps réel et réparti (ou distribué ou encore décentralisé).
Dans ce type de système, l’ordonnancement des tâches et des messages joue un rôle fondamental dans le processus de validation temporelle de ceux-ci. Nous présentons dans cet article les différentes techniques d’analyse d’ordonnançabilité des tâches, en fonction de leur type, et des messages en fonction du type de réseau utilisé (CAN, AFDX…).
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MOTS-CLÉS
panorama problématiques techniques de base informatique temps réel systèmes critiques embarqués et distribués réseaux
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5. Conclusion
La répartition est souvent indispensable pour maîtriser et garantir les contraintes temporelles dans les systèmes temps réel complexes. Mais une telle répartition conduit à de nouveaux problèmes qu’il faut résoudre. Parmi ces problèmes, on trouve celui de l’ordonnancement temps réel. En effet, le respect des contraintes temporelles globales d’une application temps réel et répartie implique le respect, à la fois, des contraintes temporelles des tâches et de celles des messages échangés entre ces tâches.
La prise en compte des contraintes temporelles de messages doit se faire à tous les niveaux de la communication. Par conséquent, les profils de communication temps réel sont d’une importance capitale pour garantir le bon fonctionnement des applications temps réel et réparties. Nous avons traité un des aspects de la communication temps réel, et non des moindres, à savoir la prise en compte des contraintes de temps au niveau MAC. En effet, c’est au niveau MAC qu’apparaît le problème de partage du médium entre les stations où s’exécutent les tâches communicantes. Deux des principales techniques MAC ont été présentées dans le paragraphe 2.
Nous nous sommes ensuite intéressés aux méthodes de validation de l’ordonnancement réparti. Plus précisément nous avons présenté une méthode, l’analyse holistique, permettant l’analyse conjointe des tâches et des messages. Cette technique est particulièrement appropriée lorsqu’il s’agit d’étudier un système dont on a la connaissance complète, c’est-à-dire tâches, placement des tâches et communications. Dans le cas où seules les contraintes temporelles de communication doivent être validées, nous avons présenté la méthode du Network Calculus. Pour ces deux méthodes, des exemples de mise en œuvre ont été traités.
Le placement des tâches sur les différents nœuds d’un système réparti impacte fortement la charge de communication et, par-là,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BURNS (A.), WELLINGS (A.) - Real-time systems and their programming languages - Addison Wesley editions (1991).
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(2) - LANN (G.L.) - Designing real-time dependable distributed systems - Computer Communications, vol. 15, n° % 14, pp. 225-234 (1992).
-
(3) - STANKOVIC (J.) - Distriubuted real-time computing : the next generation - TR92-01. Dept. of computer science, University of Massachusetts (1992).
-
(4) - LAPRIE (J.-C.) - Dependability : basic concepts and terminology - Springer-Verlag editions (1992).
-
(5) - CNRS - Le temps réel – Groupe de réflexion sur le temps réel - Techniques et Sciences Informatiques, vol. 8, pp. 493-500 (1988).
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(6) - DORSEUIL (A.), PILLOT (P.) - * - . – Le temps réel en milieu industriel : Concepts, environnements,...
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