REAL TIME SISTEM - dinus.ac.iddinus.ac.id/repository/docs/ajar/09_-_RPL.DEF.2013.Real_Time... · Hose out of holster Timeout. ... Sistem operasi real-time, sistem operasi yang khusus

email Fasilkom|| 12/31/2013

REAL TIME SISTEM

Defri Kurniawan M.Kom

REKAYASA PERANGKAT LUNAK LANJUT


Intro

Real Time System memiliki kharakteristik yang unikdimana sistem harus dapat menanggapi suatuperistiwa dalam jangka waktu yang singkat

Real Time system pada komputer-komputer, digunakan untuk mengontrol berbagai sistem darimesin pabrik (komputer ini berinteraksi langsung padahardware)


Intro

PL harus bereaksi terhadap peristiwa yang dihasilkanoleh sinyal hardware dan kontrol dalam menanggapisuatu peristiwa dari lingkungan sistem

Tertanam dalam beberapa sistem perangkat kerasyang lebih besar dan harus merespon secara real time


Pengertian Real Time System

IEEE Computer Society Press: “Sebuah sistem real time adalah sistem yang harus

memenuhi batas waktu respon atau memilikikonsekuensi risiko yang parah (termasukkegagalan)”

Ian Sommerville: “Sebuah sistem real-time adalah sistem perangkat

lunak dimana fungsi dari sistem, tergantung padahasil yang dihasilkan oleh sistem dan waktu”


Pengertian Real Time Software

Real-time software adalah perangkat lunak yang mengukur, menganalisa, dan mengontrol kejadiannyata secara real-time.


Stimulus

Real Time System harus memberikan responterhadap stimulasi yang diberikan. Stimulasi dibagimenjadi 2 (dua) secara waktu:

1. Periodic Stimuli Bisa diprediksi kemunculannya berdasarkan interval

waktu tertentu Sistem akan mengekseskusi sensor tiap 50 milidetik

2. Aperiodic Stimuli Biasanya disinyalkan menggunakan mekanisme interupsi

komputer Sistem akan diinterupsi jika adanya I/O telah siap


Model of a Real Time System

Periodic Stimuli digunakan pada real time systemdengan penggunaan sensor yang saling terkait

Sistem merespon yang diberikan oleh sensor, lalusistem memberikan perintah kepada aktuator(aktuator = komponen penggerak)

Model Sensor–Sistem–Aktuator merupakan SistemReal Time


Model of a Real Time System

Model of a Real Time System(Ian Sommerville, 2007)


Process Control Sensor/Aktuator

Process Control Sensor/Aktuator


Element System

Sensor control processes Mengumpulkan informasi dari sensor-sensor

Data processor Melaksanakan pengolahan informasi yang terkumpul dan

menghitung respon sistem

Actuator control processes Menghasilkan sinyal kontrol untuk aktuator


Cakupan Real Time System

Cakupan Mikrokontroler kecil yang tertanam pada

pengoperasian oven microwave sampai

sistem yang sangat besar seperti jaringankomunikasi global


Klasifikasi Sistem Real Time

Sebuah sistem real-time lunak (soft real time) adalahsistem yang melakukan penurunan aksi jika hasilnyatidak diproduksi sesuai dengan persyaratan waktuyang ditentukan. Ex: telephony system

Sebuah sistem real-time keras (hard real time) adalah sebuah sistem yang tidak menjalankanoperasi dengan benar jika hasilnya tidak diproduksisesuai dengan spesifikasi waktu tertentu. Ex: medical equipment, aircraft control


Real Time Programming

hard-real time software mungkin harus diprogramdalam bahasa assembly untuk memastikan bahwabatas waktu terpenuhi.

Bahasa seperti C memungkinkan program yang efisien yang akan ditulis , tetapi tidak memilikikonstruksi untuk mendukung konkurensi ataumanajemen sumber daya bersama.

Java mendukung konkurensi ringan dan dapatdigunakan untuk beberapa soft real time sistem


Karakteristik Real Time System

Timelines - waktu merupakan bagian penting. Real-time sistem harus merespon dalam waktu yang ditentukan

Dynamic Internal Structure - Perlu komponensistem yang dapat melakukan rekonfigurasi dinamisuntuk menyesuaikan dengan kondisi eksternallingkungan

Reactiveness - kondisi yang secara terus menerusdapat berespons terhadap event yang beragam yang tidak dapat diprediksi urutan waktu kedatangannya


Karakteristik Real Time System

Concurrency - menunjang kegiatan aspeksynchronous, asynchronous, communication, interrupt handling menjadi bagian penting dalampenyelesaian masalah konkurensi ini


Pertimbangan Arsitektur RTS

Karena kebutuhan untuk merespon tuntutan waktuyang dibuat oleh berbagai sensor, arsitektur sistemharus memungkinkan untuk cepat beralih antarapenangan stimulus.

Tuntutan waktu rangsangan yang berbeda-bedasehingga loop (perulangan) berurutan yang sederhana biasanya tidak memadai.


Arsitektur

S1

S2

S3

P (S1)

P (S2)

P (S1)

Monitoringprocesses

Controlprocesses

P (A1)

P (A2)

P (A1)

A1

A2

A3

P (A4) A4

Testingprocess

Control panelprocesses


Intro – Design Sistem

Fungsi untuk menyelesaikan masalah terdefinisijelas pada hirarki product engineering

Memperhatikan setiap karakteristik sistem real time yang ada

Disamping SRS (Software Requirement Analysis) jugadefinisikan IRS (Interface Requirement System)

Keputusan desain harus dibuat atas dasar tentangpersyaratan sistem non-fungsional





Proses analisis dan perancangan menjadi lebihkompleks karena harus memperhatikan aspekkedinamisan

Pemodelan behaviour merupakan satu aspek dasaryang harus dijabarkan pada proses analisis denganjelas (state diagram, pemantauan signal kontrol, pendefinisian spesifikasi kontrol dsb)




Desain Proses RTS

1. Identifikasi stimuli untuk diproses dan tanggapanyang diperlukan terhadap rangsangan.

2. Untuk setiap stimulus dan respon, mengidentifikasibatasan waktu

3. Agregat stimulus dan pengolahan respon ke dalamproses konkuren. Sebuah proses dapat dikaitkandengan masing-masing kelas stimulus dan respon.


Desain Proses RTS

4. Desain Algoritma untuk memproses setiap kelasdari stimulus dan respon. Ini harus memenuhipersyaratan waktu yang diberikan.

5. Desain sistem penjadwalan yang akan memastikanbahwa proses yang dimulai pada waktunya untukmemenuhi batas waktu.

6. Mengintegrasikan menggunakan sistem operasireal-time.


Real-time system modelling

Efek dari stimulus dalam sistem real-time dapatmemicu transisi dari satu keadaan ke keadaan lain.

Finite state machines dapat digunakan untukpemodelan sistem real-time.

Namun, model FSM tidak memiliki struktur. Bahkansistem sederhana dapat memiliki model yang kompleks.

The UML mencakup notasi untuk memodelkan RTS dengan state diagram


Petrol pump state model

Cardinser ted

into reader

Timeout

Resettingdo: display C C

error

Initialisingdo: initialise

display

Paying

Stopped

Reading

do: get C Cdetails

Waiting

do: display welcome

do:deliver fuel

do: debitCC account

Payment ack.

Ready Delivering

update displayNozzletrigger on

Nozzle trigger off

Nozzle trigger on

Hose inholster

do: validatecredit card

Validating

Invalid card

Card removedCard OK

Hose out of holster

Timeout


Monitoring and control systems

Kelas penting dari sistem real-time

Terus memeriksa sensor dan mengambil tindakantergantung pada nilai-nilai sensor

Sistem pemantauan memeriksa sensor danmelaporkan hasilnya.

Sistem kontrol mengambil nilai sensor dan kontrolaktuator perangkat keras


Real Time Operating System

Sistem operasi real-time, sistem operasi yang khususmengelola proses dalam RTS.

Bertanggung jawab untuk manajemen proses danalokasi sumber daya (prosesor dan memori).

Mungkin didasarkan pada kernel standar yang digunakan tidak berubah atau dimodifikasi untukaplikasi tertentu.

Biasanya tidak mencakup fasilitas sepertimanajemen file


Operating System Component

Process r esour cerequir ements

Scheduler

Schedulinginforma tion

Resour cemana ger

Despa tcher

Real-timeclock

Processesawaiting

resour ces

Read ylist

Interrupthandler

Availableresour ce

list

Processorlist

Executing pr ocess

Read yprocesses

Releasedresour ces


Operating System Component

Real-time clock Menyediakan informasi untuk proses penjadwalan.

Interrupt handler Mengelola permintaan periodik tertentu untuk layanan

Scheduler Memilih proses selanjutnya yang akan dijalankan.

Resource manager Mengalokasikan sumber daya memori dan prosesor.

Dispatcher Mulai proses eksekusi


Study Case: Sistem Pengamanan Gedung

Sebuah sistem perangkat lunak yang akandiimplementasikan untuk mengontrol sistem alarm pencuri pada bangunan komersial.

Menggunakan beberapa jenis sensor, termasuksensor gerak, sensor pada pintu dan jendela

Sistem mendeteksi ketika jendela telah dirusak dansensor pintu yang mendeteksi pintu koridor yang membuka.

Sistem secara otomatis melakukan panggilan polisisetempat menggunakan synthesizer suara, melaporkan lokasi alarm,


Study Case: Sistem Pengamanan Gedung(lanj)

Menghidupkan lampu di kamar sekitar sensor aktif Sistem juga mendeteksi ketika listrik drop

(memungkinkan sistem alarm mati), sistem sensor didukung oleh listrik tetapi dilengkapi denganbaterai cadangan

Daya yang hilang terdeteksi menggunakan dayayang terpisah


Sensor & Aksi Sistem

Sensor Detektor gerakan, sensor jendela, sensor pintu:

50 sensor jendela, 30 sensor pintu dan 200 gerakandetektor

Sensor drop tegangan.

Aksi Ketika penyusup terdeteksi, polisi dipanggil secara

otomatis Lampu dinyalakan di kamar dengan sensor aktif Alarm terdengar aktif Sistem ini secara otomatis beralih ke cadangan daya

ketika drop tegangan terdeteksi.


The R-T system design process

1. Mengidentifikasi stimuli dan respon terkait2. Menentukan batasan waktu terkait dengan stimuli

& respon3. Mengalokasikan fungsi sistem pada proses yang

konkuren4. Design algoritma untuk pengolahan stimuli dan

respon5. Desain sistem penjadwalan yang menjamin bahwa

proses akan selalu dijadwalkan untuk bertemudengan batas waktunya


Mengidentifikasi stimuli & respon

1. Alarm Penyusup Stimuli-> sistem sensor Respon-> pemanggilan polisi, menyalakan lampu

dan membunyikan alarm

2. Listrik Drop Stimuli->listrik drop, Respon->sistem beralih ke daya cadangan dalam

batas waktu 50 ms


Menentukan batasan waktu terkait denganstimuli & responStimulus/Response Timing Requirement

Interupsi Listrik Mati Beralih ke listrik cadangan harus diselesaikan dalam bataswaktu 50 ms

Alarm Pintu Setiap alarm pintu harus disurvey tiap 2x perdetik

Alarm Jendela Setiap alarm jendela harus disurvey tiap 2x per detik

Detektor Gerak Setiap detektor gerak harus disurvey tiap 2x per detik

Menyalakan Alarm Alarm harus menyala ½ detik dari kejadian yang terdeteksioleh sensor

Lampu Lampu harus diaktifkan dalam ½ detik dari alarm yang dinyalakan oleh sensor

Komunikasi Menghubungi polisi harus dimulai dalam waktu 2 detiksetelah alarm menyala

Synthesiser Suara Pesan suara harus tersedia dalam waktu 4 detik setelahalarm menyala


Mengalokasikan fungsi sistem padaproses yang konkuren


Keterangan

periodic stimuli------------------- aperiodic stimuli

Ada 30 sensor pintu yang harus diperiksa dua kali per detik. Ini berarti bahwa proses sensor pintu terkait harus menjalankan 60 kali per detik (60 Hz)


Design algoritma untuk pengolahanstimuli dan respon


Desain sistem penjadwalan ….

Langkah terakhir dalam proses desain adalah untukmerancang suatu sistem penjadwalan yang menjamin proses akan selalu dijadwalkan untukmemenuhi batas waktu tersebut.

Dalam contoh ini, batas waktu tidak ketat. Prosesprioritas harus diatur sehingga semua proses sensor-memiliki prioritas yang sama.

Proses untuk menangani kegagalan daya harusproses tingkat interupsi prioritas lebih tinggi.

Prioritas proses pengelolaan sistem alarm harussama dengan proses sensor


Documents

REAL TIME SISTEM - dinus.ac.iddinus.ac.id/repository/docs/ajar/09_-_RPL.DEF.2013.Real_Time... · Hose out of holster Timeout. ... Sistem operasi real-time, sistem operasi yang khusus