Análise de características temporais de sistemas operacionais de tempo real para aplicações espaciais utilizando métodos minimamente intrusivos

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Fernando Garcia Nicodemos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Tecnológico de Aeronáutica
• Palavras-chave em Português: Sistemas de computadores embarcados; Avaliação de desempenho de software; Base de dados temporal; Operação em tempo real; Computação
• Link de acesso: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2870

A utilização de processadores modernos no segmento espacial possibilitou o aumento de desempenho dos sistemas embarcados críticos, tornando a operação através de um Sistema Operacional de Tempo Real - SOTR inevitável. Entretanto, os efeitos que as características do núcleo do SOTR tem na aplicação devem ser considerados. Assim, o principal requisito de uma aplicação espacial baseada em um SOTR, segundo a norma "ECSS-E-ST-40C: Software", é a verificação se o comportamento de tempo real é previsível. Atualmente, estão disponíveis abordagens baseadas em software para a verificação temporal, tais como a utilização de modelos analíticos e simulação, conjuntos dedicados ao teste de temporização, benchmarks e análise estática de código. Uma vez que não há padronização acerca das metodologias, essas abordagens podem resultar na superestimação temporal e de recursos. Nesse contexto, a utilização de ferramentas de hardware externas para medir o desempenho das características do núcleo de um SOTR são de suma importância nas aplicações espaciais. O presente trabalho propõe o Ambiente de análise de Desempenho de Tempo Real - ADTR para a medição de overheads e verificação temporal das características do núcleo de um SOTR. A abordagem é baseada em uma ferramenta de hardware minimamente intrusiva projetada utilizando uma Field Programmable Gate Array - FPGA. Os experimentos foram conduzidos com a nova ferramenta em um estudo de caso de aplicação em computadores de bordo para satélites, baseado no processador ERC32 e o SOTR Real-Time Executive for Multiprocessor Systems - RTEMS. São apresentados dois modelos de teste, considerados aqui como duas características do núcleo do RTEMS: chaveamento de contexto com preempção e latência de interrupção externa com preempção. Os resultados mostram a eficiência da nova ferramenta para medição das duas características. É possível utilizar o novo ambiente para complementar outros métodos de verificação temporal para o atendimento da norma.