Systèmes temps réel

Systèmes temps réel

Cette thèse s’inscrit dans la thématique de l’informatique « temps réel ». Le terme temps réel peut revêtir plusieurs sens. Il est souvent associé à l’absence de latence ou d’attente. On fera référence à une « animation temps réel » pour parler d’une anima tion qui peut être visionnée en même temps qu’elle est produite (par opposition à une animation pré-calculée). La production de telles animations est rendue possible par la puissance de calcul grandissante des ordinateurs actuels.

Ce terme de temps réel se prête aussi très bien à des néologismes tels que l’« information temps réel », qui ne fait finalement référence qu’à de l’information distribuée avec des délais brefs, grâce notamment aux moyens de communication modernes. Pourtant, l’informatique temps réel n’est pas une thématique récente issue des nou velles technologies.

Au contraire, le besoin de déterminisme dans les systèmes infor matiques complexes s’est très vite fait ressentir, notamment lorsqu’il est devenu pos sible d’utiliser l’outil informatique pour contrôler des systèmes critiques*. Définition 1.1 (Système critique). Un système critique est un système dont une défaillance peut avoir des conséquences dramatiques, telles que des morts ou des blessés graves, des dom mages matériels importants, ou encore des conséquences graves pour l’environnement.

L’utilisation de tels systèmes pouvant comporter des risques, il est donc nécessaire d’apporter un soin particulier au développement des programmes qui les contrôlent. En informatique temps réel, ces programmes sont soumis à des contraintes tempo relles. Définition1.2 (Informatique temps réel [Sta88]). En informatique temps réel, la validité du système ne dépend pas seulement du résultat logique du calcul, mais aussi de la date à laquelle sont produits les résultats

Pourseconvaincredel’utilitépratiquedel’étudedessystèmestempsréel*,il convient de présenter un exemple. Un des plus pertinents est celui des systèmes embarqués danslesautomobilesrécentes. Il existe depuis plusieurs années des systèmes decorrec tion électronique de trajectoire sur ces véhicules qui permettent de corriger des erreurs de conduite. Ces systèmes ont besoin pour fonctionner de connaître l’état du véhicule. Et cet état peut être obtenu en procédant à des mesures par le biais de capteurs.

Mais il y a bien sûr un délai entre la prise de mesures et la transmission de l’information au système de décision. Si un capteur mesure la vitesse de rotation d’une roue, il n’est pas difficile de se convaincre que la validé de l’information fournie par ce capteur est limitée dans le temps. En effet, si la vitesse de rotation met trop de temps à arriver au calculateur, celui-ci risque de prendre une décision erronée.

Il faut donc pouvoir ga rantir que l’acheminement, ou encore le traitement de l’information puisse être réalisé en respectant des contraintes temporelles préalablement établies. Ce manuscrit s’inscrit dans la thématique de l’ordonnancement* d’un ensemble de tâches temps réel*. Il s’agit du traitement de ces tâches avec la contrainte qu’elles se terminent toutes avant une date préalablement fixée. Nous définissons avec plus de précision l’ordonnancement temps réel dans la section 1.3.

Une tâche, au sens informa tique du terme, peut être caractérisée par l’exécution d’une suite d’instructions sur un ordinateur. Définition 1.3 (Tâche temps réel). Une tâche temps réel est une tâche dont l’exécution doit être terminée avant une date fixée. Si un système temps réel n’était composé que d’une seule tâche, il n’y aurait pas de problème d’ordonnancement.

C’est pourquoi nous considérons un ensemble de tâches temps réel et nous disons qu’elles constituent une application temps réel. Cette ap plication a besoin d’une plate-forme pour pouvoir être exécutée. Une plate-forme est constituée d’un ensemble de composants qui interagissent pour pouvoir exécuter le code de l’application.

Le composant principal sur lequel se porte notre attention est le processeur. Définition 1.4 (Système temps réel). Un système temps réel est un système qui est en charge de l’exécution d’un ensemble de tâches temps réel sur une plate-forme donnée. De plus en plus, les plates-formes se composent de plusieurs processeurs.

Cette évolution technologique est principalement due au fait que la production de proces seurs plus puissants avec les procédés conventionnels devient très difficile. En effet, l’augmentation de la fréquence des processeurs et la réduction de la taille de la gravure atteint des limites physiques. Les processeurs deviennent notamment trop consomma teurs en énergie et difficiles à refroidir. Une solution à ces problèmes se révèle être la mise en parallèle de plusieurs processeurs. Nous parlons alors de plate-forme multi processeur.