guÍa de aprendizaje sistemas de tiempo real

GUÍA DE APRENDIZAJESISTEMAS DE TIEMPO REAL

Datos Descriptivos

TITULACIÓN: GRADO EN INGENIERIA DECOMPUTADORES

CENTROS IMPLICADOS: E.U. DE INFORMATICA

CICLO: Grado sin atribucionesMÓDULO:MATERIA: Optativa

ASIGNATURA: SISTEMAS DE TIEMPO REALCURSO: 4 º

SEMESTRE: Semestre 2º (Febrero-Junio)DEPARTAMENTO RESPONSABLE: INFORMATICA APLICADA

CRÉDITOS EUROPEOS: 6CARÁCTER: OPTATIVA

CURSO ACADÉMICO: 2011/2012PERIODO DE IMPARTICIÓN: Semestre 2º (Febrero-Junio)

Datos ComunesITINERARIO:

IDIOMAS IMPARTICIÓN: EspañolOTROS IDIOMAS IMPARTICIÓN:

HORAS/CRÉDITO: 26

ProfesoradoCOORDINADOR: JAVIER GARCIA MARTIN

NOMBRE DESPACHO EMAIL EN INGLÉSJAVIER GARCIA MARTIN 4409 [email protected] No

(*) Profesores externos en cursiva.

TutoríasTUTORÍASNOMBRE Lugar Día De A

JAVIER GARCIA MARTIN4409 Martes 09:00 12:00

4409 Jueves 09:00 12:00

Grupos

Nº de gruposTeoría 1

Prácticas 1GRUPOS ASIGNADOS EN:Laboratorio 1

Requisitos previos necesariosASIGNATURAS SUPERADAS

OTROS REQUISITOS

Conocimientos previos recomendadosASIGNATURAS PREVIAS RECOMENDADAS

ARQUITECTURA DE COMPUTADORESPROGRAMACION ORIENTADA A OBJETOS Y CONCURRENTESISTEMAS OPERATIVOS

CONOCIMIENTOS PREVIOS

OTROS CONOCIMIENTOS

CompetenciasCÓDIGO COMPETENCIA NIVEL RA

E5Capacidad de analizar, evaluar y seleccionar lasplataformas hardware y software más adecuadas para elsoporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real.

N4RA_01

RA_03

G1 Comunicación oral y escrita. N4 RA_08

G11 Iniciativa y capacidad emprendedora. N4 RA_08

G14 Resolución de problemas. N3

RA_03

RA_05

RA_06

RA_07

G15 Toma de decisiones. N3 RA_07

G2 Creatividad. N4 RA_08

G4 Organización y planificación. N4 RA_07

G8 Trabajo en equipo. N4 RA_07

I12

Conocimiento y aplicación de los procedimientosalgorítmicos básicos de lastecnologías informáticas para diseñar soluciones aproblemas, analizando laidoneidad y complejidad de los algoritmos propuestos.

N4RA_02

RA_04

I14

Capacidad para analizar, diseñar, construir y manteneraplicaciones de forma robusta, segura y eficiente,eligiendo el paradigma y los lenguajes de programaciónmás adecuados.

N4

RA_02

RA_04

RA_05

RA_06

I20

Conocimiento y aplicación de los principiosfundamentales y técnicas básicasde la programación paralela, concurrente, distribuida yde tiempo real.

N4

RA_01

RA_02

RA_03

RA_05

RA_06

I4

Conocimiento de los fundamentos del uso yprogramación de los computadores, los sistemasoperativos, las bases de datos y, en general, losprogramas informáticos con aplicación en ingeniería.

N3 RA_02

I7

Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionary evaluar aplicaciones y sistemas informáticos,asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conformea principios éticos y a la legislación y normativa vigente.

N3

RA_02

RA_04

RA_05

Resultados de aprendizajeCÓDIGO DESCRIPCIÓN

RA_01 Detecta en un sistema informático las característicaspropias de los sistemas de tiempo real, diferenciándolos de otros tipos de aplicaciones

RA_02 Maneja los mecanismos y herramientas que le permitanprogramar este tipo de sistemas

RA_03Analiza un sistema de tiempo real mediante losmétodos más relevantes de planificación de procesospara el cumplimiento de restricciones temporales

RA_04 Aplica metodologías que le permitan desarrollar elanálisis y el diseño de sistemas de tiempo real

RA_05 Programa técnicas de tolerancia a fallos dentro de unsistema de tiempo real

RA_06Aplica las metodologías necesarias para que un sistemade tiempo real cumpla requisitos de sistemas de altaintegridad

RA_07 Define y planifica las fases del desarrollo de un proyecto de sistema de tiempo real paraalcanzar los objetivos propuestos

RA_08 Elabora y presenta en público propuestas para solucionar problemas con requisitos propiosde los sistemas de tiempo real

Indicadores de logroCÓDIGO INDICADOR RA

IN_01 P1.- Propuesta de un STREl ejemplo es apropiado. Las especificaciones están claras. Se exponencon claridad las ideas.

RA_01

RA_08

IN_02 P2.- Programa Multitarea en Ada.El programa funciona correctamente. El código está bien presentado. Sehan realizado las comprobaciones oportunas.Aprovechamiento de la sesión de laboratorio.

RA_02

IN_03 P3.- Diseño del Caso Práctico.El diseño cumple los requisitos. Está bien presentado. Se han realizadolas comprobaciones necesarias. Aprovechamiento de la sesión detrabajo cooperativo.

RA_04

RA_07

IN_04 E1.- Evaluación 1 de teoría.Se han entendido los problemas planteados en las actividades P2, P3 yP4 y se es capaz de resolverlos con las herramientas adecuadas.

RA_01

RA_02

RA_04

IN_05 P4.- Implementación del Caso Práctico.El programa funciona correctamente. El código está bien presentado. Sehan realizado las comprobaciones oportunas.Aprovechamiento de la sesión de laboratorio

RA_01

RA_04

RA_07

IN_06 E2.- Evaluación 1 de prácticas.Se han entendido los problemas planteados en las actividades P2, P3 yP4 y se es capaz de resolverlos con las herramientas adecuadas.

RA_01

RA_02

RA_04

IN_07 P5.- Análisis de planificabilidad.Se ha utilizado el método de planificación adecuado al problemapropuesto. Se ha desarrollado sin errores el estudio de planificabilidad.Se han explicado correctamente las conclusiones del análisis.

RA_03

IN_08 E3.- Evaluación 2 de teoría.Se ha utilizado el método de planificación adecuado al problemaplanteado. Se ha desarrollado sin errores el análisis. Se han explicadocorrectamente las conclusiones del análisis.

RA_01

RA_03

IN_09 E4.- Evaluación 2 de prácticas.Se han entendido los problemas planteados en la actividad P5 y seconocen las soluciones que hay que aplicar. Se aplican correctamentelas técnicas de tolerancia a fallos y sistemas de alta integridad

RA_03

RA_05

IN_10 P7.- Documentación del Caso Práctico.La documentación está completa. Se explican con claridad lassoluciones propuestas.

RA_02

RA_03

RA_04

RA_08

IN_11 P8.- Preparación presentación del Caso Práctico.O2.- Exposición oral.Los contenidos están claros y son completos. Claridad y orden en laexposición.

RA_02

RA_03

RA_04

RA_08

IN_12 T7.- Tolerancia a fallos y Sistemas de alta integridad.Aprovechamiento de la sesión de aprendizaje cooperativo. Se aplicancorrectamente los conceptos estudiados al Caso Práctico.

RA_05

RA_06

Contenidos específicos (temario)TEMA /

CAPÍTULOAPARTADO

Tema 1. IntroducciónSistemas de Tiempo Real (STR) ySistemas Empotrados IN_01

IN_04

IN_10

IN_11

Características de los STRIN_01

IN_04

IN_10

IN_11

STR críticosIN_01

IN_04

Entornos de desarrollo y entornos deejecución IN_01

IN_04

Introducción al lenguaje Ada95IN_02

IN_04

IN_05

IN_06

Tema 2.Programación deaspectos de tiemporeal

Representación del tiempo y tipos dedatos IN_02

IN_04

IN_05

IN_06

Retardos, Time-OutsIN_02

IN_04

IN_05

IN_06

Procesos periódicosIN_02

IN_04

IN_05

IN_06

Introducción a las prioridades deprocesos IN_02

IN_04

IN_05

IN_06

Procesos aperiódicos y servidoresesporádicos IN_02

IN_04

IN_05

IN_06

Tema 3. Tolerancia aFallos Conceptos básicos

IN_05

IN_12

Métodos de recuperación de erroresIN_05

IN_12

Excepciones como soporte a latolerancia de fallos IN_05

IN_12

Tolerancia a fallos en restricciones detiempo IN_05

IN_12

Tema 4. Planificaciónde STR Introducción. Ejecutivos cíclicos

IN_03

IN_07

Planificación con prioridades fijas(RMS) IN_03

IN_07

Protocolos de acceso a recursosIN_03

IN_07

Análisis de planificabilidadIN_03

IN_07

IN_10

IN_11

Análisis de tiempo de respuestaIN_03

IN_07

IN_10

IN_11

Otros métodos de planificación: DMS,dinámicos (EDF) IN_03

IN_07

Tema 5. Modelizaciónde STR Marco para describir los STR

IN_03

IN_07

IN_08

IN_09

Representación de situaciones deSTR IN_03

IN_07

IN_08

IN_09

Herramientas para automatizarcálculos de planificabilidad IN_03

IN_07

IN_08

IN_09

Tema 6. Diseño deSTR y SistemasEmpotrados

Introducción. Características deldiseño de STR IN_03

IN_04

IN_09

Metodologías de diseño para STRIN_03

IN_04

IN_09

Un caso de estudioIN_03

IN_04

IN_09

IN_10

IN_11

Tema 7. Sistemas deAlta Integridad Introducción a los Sistemas de Alta

Integridad IN_06

IN_12

Estándares de SeguridadIN_06

IN_12

Técnicas de VerificaciónIN_06

IN_12

Lenguaje ADA en Sistemas de AltaIntegridad IN_06

IN_12

Perfil de RavenscarIN_06

IN_12

Breve descripción de las modalidades organizativasutilizadas y métodos de enseñanza empleados

MODALIDAD DESCRIPCIÓN MÉTODO MÉTODOS DEENSEÑANZA

Clases teóricas

Las clases magistrales servirán para introducirlos temas teóricos y para abordar aquellosapartados del temario que ofrecen mayordificultad. Estas clases sirven como soporteal desarrollo del proyecto de implementaciónde un STR. Se realizarán sesiones deAprendizaje Cooperativo en aquellos módulosen los que se considere conveniente.

Lección Magistral

Aprendizaje Cooperativo

Seminarios-talleres

Se organizarán sesiones con el objetivo depresentar algunas herramientas necesariaspara el desarrollo del proyecto. Estas sesionesconsistirán en la presentación de casos enel laboratorio y la resolución de ejerciciosprácticos que permitan al estudiante alcanzarel dominio de las herramientas.

Estudio de Casos

Resolución de Ejercicios y Problemas

Clases prácticas

Se organizarán sesiones de laboratoriodurante las cuales el profesor podrá hacer unseguimiento del desarrollo del proyecto, dandosoporte directo en aquellos aspectos que lorequieran.


Aprendizaje Basado en Proyectos

Estudio y trabajo engrupo

Los estudiantes trabajarán en grupos, deentre 3 y 5 componentes, para planificar ydesarrollar todas las fases del proyecto.

Método Expositivo


Estudio y trabajoautónomo

Los estudiantes deberán realizar búsquedade información relacionada con teorías yherramientas necesarias para el desarrollo delproyecto. La duración de este trabajo estarápreviamente estimada.

Método Expositivo



Clases de Problemas

El profesor planteará problemas encaminadosa asimilar las teorías necesarias para eldesarrollo del proyecto. Algunos problemasserán de carácter más definido y solucióncerrada, mientras otros serán de caráctermás abierto encaminados a reflexionar ytomar decisiones sobre los contenidos de laasignatura.

Estudio de Casos

Cronograma de trabajo de la asignaturaSEMANA ACTIVIDADES

1

Actividad Modalidad Met.Ense. Lugar Duración Evaluación Tipo Prep. Carga(%)

IntroducciónSTR

Clasesteóricas

LecciónMagistral Aula 2 hrs. Sí Ambos 2 2,56

Propuesta deun STR

Estudioy trabajoautónomo

AprendizajeBasado enProyectos

Laboratorio 2 hrs. SíAmbos

5 4,49

2


Introduccion aAda95

Seminarios-talleres

Resoluciónde Ejerciciosy Problemas


3 3,21

Introduccion aAda95

Seminarios-talleres



3 3,21

3


Exposición depropuestasSTR

Estudio ytrabajo engrupo

MétodoExpositivo Aula 2 hrs. Sí

Evaluacióncontinua 4 3,85

Programaciónconcurrenteen Ada95

Seminarios-talleres



3 3,21

4


Programaciónde aspectosde tiempo real

Clasesteóricas

LecciónMagistral Aula 2 hrs. Sí

Ambos3 3,21

Programaciónde aspectosde tiempo real

Seminarios-talleres



2 2,56

5


Diseño deSTR

Clasesteóricas


Programaciónde un STRmultitarea

Clasesprácticas


Laboratorio 2 hrs. SíEvaluacióncontinua 5 4,49

6


Diseño delproy. STR





Clasesprácticas



5 4,49

Evaluación 1Teoría



Aula 0,3 hrs. SíEvaluacióncontinua 4 2,76

7


Planificaciónde STR (1)

Clasesteóricas


Implementacióndel proy.STR(1)

Clasesprácticas



4 3,85

8



Clasesteóricas



Clasesprácticas



5 4,49

9



Clases deProblemas

Estudio deCasos Aula 1 hrs. Sí Ambos 3 2,56

Modelizaciónde un STR

Seminarios-talleres

Estudio deCasos Laboratorio 1 hrs. Sí Ambos 3 2,56


Clasesprácticas



10


Evaluación 1Prácticas




Presentacióndeherramientademodelizaciónde STR

Seminarios-talleres

Estudio deCasos Laboratorio 1 hrs. Sí

Ambos

3 2,56

Análisis dePlanificacióndel proy. STR(1)

Clasesprácticas


Laboratorio 2 hrs. Sí

Ambos

5 4,49

11


Evaluación2 de teoría.Planificación



Aula 1 hrs. SíEvaluacióncontinua 3 2,56

Análisis dePlanificacióndel proy. STR(2)

Clasesprácticas


Laboratorio 2 hrs. Sí


12


Tolerancia aFallos

Clasesteóricas

AprendizajeCooperativo Aula 2 hrs. Sí Evaluación

continua 4 3,85

Preparaciónde documentacióndel proy. STR




4 3,85

13


Evaluación 2de prácticas




Exposición deproy. STR (1)


MétodoExpositivo Aula 1,1 hrs. Sí


Sistemas dealta integridad

Clasesteóricas

AprendizajeCooperativo Aula 2 hrs. Sí Evaluación

continua 4 3,85

14Actividad Modalidad Met.Ense. Lugar Duración Evaluación Tipo Prep. Carga(%)

Exposición deproy. STR (2)


MétodoExpositivo Aula 2 hrs. Sí


15Actividad Modalidad Met.Ense. Lugar Duración Evaluación Tipo Prep. Carga(%)

Examen FinalEstudioy trabajoautónomo


Otros 3 hrs. SíExamen final

59 39,74

Evaluación de la asignaturaSEMANA EVALUACIONES

1

Actividad Lugar Tipo Técnica eval. Peso(%) Eval. min.

IntroducciónSTR Aula Ambos

Propuesta deun STR Laboratorio Ambos

2


Introducciona Ada95 Laboratorio Ambos

Introducciona Ada95 Laboratorio Ambos

3


ExposicióndepropuestasSTR

Aula Evaluacióncontinua

Programaciónconcurrenteen Ada95

Laboratorio Ambos

4


Programaciónde aspectosde tiemporeal

Aula Ambos

Programaciónde aspectosde tiemporeal

Laboratorio Ambos

5 Actividad Lugar Tipo Técnica eval. Peso(%) Eval. min.

Diseño deSTR Aula Ambos


Laboratorio Evaluacióncontinua

6


Diseño delproy. STR Laboratorio Evaluación

continua


Laboratorio Ambos

Evaluación 1Teoría Aula Evaluación

continua

7


Planificaciónde STR (1) Aula Ambos


Laboratorio Ambos

8




Laboratorio Ambos

9



Modelizaciónde un STR Laboratorio Ambos



10


Evaluación 1Prácticas Aula Evaluación

continua

Presentacióndeherramientademodelizaciónde STR

Laboratorio Ambos

Análisis dePlanificacióndel proy.STR (1)

Laboratorio Ambos

11


Evaluación2 de teoría.Planificación


Análisis dePlanificacióndel proy.STR (2)


12


Tolerancia aFallos Aula Evaluación

continua

Preparaciónde documentacióndel proy.STR

Laboratorio Ambos

13


Evaluación 2de prácticas Aula Evaluación

continua

Exposiciónde proy. STR(1)


Sistemasde altaintegridad


14


Exposiciónde proy. STR(2)


15


ExamenFinal Otros Examen

final

Criterios de calificación de la asignaturaLa evaluación se realizará de forma continua mediante la calificación de las diferentesfases del proyecto y la resolución de algunas pruebas escritas (teóricas y problemas)que se realizarán en el aula. A continuación se detallan las partes evaluables y loscriterios.P1.- Proponer ejemplo de STRO1.- Exposición de ejemplos = 0.5 pto.: El ejemplo es apropiado. Lasespecificaciones están claras. Se exponen con claridad las ideas.P2.- Programa Multitarea en Ada = 1 pto.: El programa funcionacorrectamente. El código está bien presentado. Se han realizado las comprobacionesoportunas. Aprovechamiento de la sesión de laboratorio.P3.- Diseño del Caso Práctico = 1 pto.: El diseño cumple los requisitos. Estábien presentado. Se han realizado las comprobaciones necesarias. Aprovechamientode la sesión de trabajo cooperativo.E1.- Evaluación 1 de teoría = 1 pto.: Se comprenden los conceptos contenidosen los temas 1, 2, 3 y 4.P4.- Implementación del Caso Práctico = 1pto.: El programa funciona correctamente.El código está bien presentado. Se han realizado las comprobaciones oportunas.Aprovechamiento de la sesión de laboratorioE2.- Evaluación 1 de prácticas = 0.5 pto.: Se han entendido los problemas planteadosen las actividades P2, P3 y P4 y se es capaz de resolverlos con las herramientasadecuadas.P5.- Análisis de planificabilidad = 1 pto.: Se ha utilizado el método de planificaciónadecuado al problema propuesto. Se ha desarrollado sin errores el estudio deplanificabilidad. Se han explicado correctamente las conclusiones del análisis.P6.- Presentación de iRat = 0 pto.: (No tiene puntuación al ser unapresentación del profesor)E3.- Evaluación 2 de teoría = 1 pto.: Se ha utilizado el método de planificaciónadecuado al problema planteado. Se ha desarrollado sin errores el análisis. Se hanexplicado correctamente las conclusiones del análisis.E4.- Evaluación 2 de prácticas = 0.5 pto.: Se han entendido los problemas planteadosen la actividad P5 y se conocen las soluciones que hay que aplicar.P7.- Documentación del Caso Práctico = 1 pto.: La documentación está completa. Seexplican con claridad las soluciones propuestas.P8.- Preparación presentación del Caso Práctico.O2.- Exposición oral = 0.5 pto.: Los contenidos están claros y son completos. Claridady orden en la exposición.T7.- Tolerancia a fallos y Sistemas de alta integridad = 1 pto.: Aprovechamientode la sesión de aprendizaje cooperativo. Se aplican correctamente los conceptosestudiados al Caso Práctico.

Recursos didácticosTIPO DESCRIPCIÓN

Bibliografía ”Real-Time Systems and their programming languages”, 4ªEdición. BURNS AND WELLINGS. Addison-Wesley, 2009.”Concurrency in Ada”, 2ª Edición. ALAN BURNS AND ANDYWELLINGS. Cambridge University Press, 1998.”Ada95 Reference Manual”. S. TUCKER TAFT, ROBERT A.DUFF. Lectures Notes in Computer Science. Springer, 1997.”Real-Time Systems” Jane W.S. Liu. Prentice Hall, 2000.”A Practitioners Handbook for Real-Time Analysis: Guide torate monotonic analysis for real-time systems”. M.H. KLEIN, T.RALYA, B. POLLAK, R. OBENZA and M. GONZALEZ. KAP,1993.”Real-Time Systems”. C.M. KRISHNA, KANG G. SHIN.McGrawHill, 1997.”Programming in Ada95”, 2ª Edición. JOHN BARNES.Addison-Wesley, 1998.

Recursos web Servidor Moodle del departamento:http://c3po.eui.upm.esCurso de Introducción a los STR en OCW de la UPMhttp://ocw.upm.es/arquitectura-y-tecnologia-de-computadores

Equipamiento Laboratorios del departamentoAulas del Centro de Cálculo

Otra información reseñable

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