Modelisation des RTOS - Modélisation des RTOS
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Modelisation des RTOS - Modélisation des RTOS
Modélisation des R T O S eal Yang JING ime perating ystems Ghizlane LHAIRECH [email protected] [email protected] Master M.A.R.S. Université Bretagne Sud Laboratoire d’Électronique des Systèmes TEmps Réel Modélisation des RTOS Plan • Introduction • Problématique • Pourquoi une modélisation de RTOS ? » » » Modélisation à haut niveau CoDesign (partitionnement Hardware / Software) Analyse en consommation / Performance • Comparaison des différentes approches » » » 1ère approche 2ème approche 3ème approche • Conclusion • Perspectives • Références 2 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Introduction • Les systèmes temps réel embarqués sont présents dans de nombreux domaines. • Destinés à des produits grand public • Dans un seul système : de plus en plus de fonctionnalités et d’hétérogénéité 3 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Introduction Les systèmes embarqués possèdent des contraintes particulières : » L’encombrement : transport, taille réduite » La consommation : transport, énergie limitée (batteries, piles). » Le temps : applications contraintes en temps. » La sécurité : domaines critiques ( aéronautique) 4 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Problématique • Complexité implique l’utilisation d’un système d’exploitation temps réel (ou RTOS pour Real Time Operating System) • Un RTOS permet de faire : » L’ordonnancement : partage des ressources disponibles. » La communication : entre taches ou application /environnement • Un modèle : pourquoi faire ? » Quels besoins ? » Quelle approche ? 5 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Pourquoi une modélisation de RTOS ? • Les modèles servent à réaliser le flot de conception • Utilisation d’un OS en embarqué » Contraintes de consommation » Contraintes de performances » Contraintes de temps Nécessité d’avoir un modèle de RTOS Source ITRS 2005 6 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Pourquoi une modélisation de RTOS ? Modélisation à haut niveau s,mn System Algorithm » Réduire le temps des tests; de simulation » D’où un modèle à haut niveau d’OS » Gain en temps implique gain en coût de production Architecture Logic Simulation Time Le temps de conception doit diminuer Technologic h,days Besoin d’outils de CAO (ou de synthèse à haut niveau) adaptés 7 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Pourquoi une modélisation de RTOS ? Co-design • Les concepteurs sont souvent amenés à choisir l’implémentation qui répond le mieux aux contraintes » Nécessité d’évaluer plusieurs solutions » Y compris l’implémentation du RTOS Spécification TLM Mesures estimations RTOS TLM Raffinement RTOS HW Ceci peut se traduire sur le flot de conception Partitionnement HW / SW HW SW Prototypage matériel Compilation logicielle RTOS SW Système final 8 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Pourquoi une modélisation de RTOS ? Analyse en consommation / performances • La tendance est de faire des estimations à haut niveau de plus en plus précises Source ITRS 2005 » Intégrer la consommation comme critère de conception de haut niveau » Il faut un modèle de RTOS capable de faire des analyses (performances, énergie..) 9 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Comparaison des différentes approches • Un RTOS est considéré comme une couche intermédiaire entre une application est les différentes ressources Application RTOS Heterogeneous ressources • Cette couche d’abstraction peut avoir différents degrés de granularité Ce qui conduit à différentes approches 10 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Comparaison des différentes approches 1ère approche • Une approche gros grain • Seule la fonctionnalité est modélisée • Utilisation des langages de programmation haut niveau Communication et synchronisation des taches Gestion du temps Sémaphores, partage mémoires, événements … RTOS Entity Supervision des I/O Gestion de la mémoire Gestion des taches Pilotes… Idle Execute Ready 11 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Comparaison des différentes approches 2ème approche • Niveau instruction • Modéliser une instruction (un appel système) à travers son exécution • Utilisation d’un simulateur de type ISS (Instruction Set Simulator) Les appels systèmes et ce qu’ils induisent Une boucle infinie avec l’instruction à l’intérieur Un modèle mathématique Source article [8] 12 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Comparaison des différentes approches 3ème approche • Niveau RTL • La cible matérielle est connue » Ex. Mooney (Univ de Georgia ) Source article [6] Avec cette implémentation, SpeedUp de 19% (pour une application contenant 30 taches) 13 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Conclusion Le choix se fait en fonction du : » Besoin du flot de conception » Type de service fourni » Degré de précision du modèle La gestion de la mémoire est souvent absente dans les modèles 14 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Perspectives • Estimation de consommation d'un RTOS sur coeur de processeur MicroBlaze sur FPGA • Environnement Xilinx • RTOS utilisé : µCos Le but sera d’évaluer l’overhead en énergie de µCos et de déterminer les application types permettant de faire des estimations pertinentes • Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet européen ITEA SPICES 15 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Modélisation des RTOS Références (Modèles) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] F. Hessel, V. da Rosa, I. Reis, C. Marcon, and A. Susin. “Abstract RTOS Modeling for Embedded Systems”. Andreas Gerstlauer, Haobo Yu, and Daniel D. Gajski. “RTOS Modeling for System Level Design”. Z. He, A. Mok, and C. Peng. “Timed RTOS Modeling for Embedded System Design”, Haobo Yu, Andreas Gerstlauer and Daniel Gajski. “RTOS Scheduling in Transaction Level Models”. J.Mooney III, V. and M.Blough, D. “A Hardware-Software Real-Time Operating System Framework for SoCs”. J. Lee, V. J. Mooney III, K. Ingstrom, A. Daleby, T. Klevin, and L. Lindh. “A Comparison of the RTU Hardware RTOS with a Hardware/Software RTOS”. K. Baynes, C. Collins, E. Fiterman, B. Ganesh, P. Kohout, C. Smit, T. Zhang and B. Jacob. “The Performance and Energy Consumption of Embedded Real-Time Operating Systems”. T. K. Tan, A. Raghunathan and N. Jha. “Embedded Operating System Energy Analysis and Macro-modeling”. Y. Jing, G. Lhairech, « RTOS Modeling : A survey » 16 Y. JING & G.LHAIRECH – 17/01/2007 Yang JING Ghizlane LHAIRECH Master M.A.R.S. Université Bretagne Sud Laboratoire d’Électronique des Systèmes TEmps Réel Modélisation des R T O eal Merci pour votre attention Site Web : http//rtos.modeling.free.fr/ ime perating S ystems