Luận văn Hệ thống thời gian thực và ứng dụng mẫu trong thiết kế

Đề tài:Hệ thống thời gian thực và ứng dụng mẫu trong thiết kế Học viên : Nguyễn Thị Thanh Thoan Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Vỵ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ Giới thiệu Hệ thống thời gian thực & ứng dụng điển hình Phương pháp phân tích hướng mẫu (POAD) Bài toán “Giám sát trạng thái hoạt động” Kết luận và hướng phát triển Nội dung Hệ thống thời gian thực Định nghĩa Phân loại Cấu trúc một hệ thời gian thực Xử lý thời gian thực Hoạt động thời gian thực Một số hệ thống thời gian thực điển hình Giới thiệu Hệ thống thời gian thực Định nghĩa Hệ thời gian thực là một hệ thống mà tính đúng đắn của nó phụ thuộc vào : không chỉ kết quả logic được tạo ra còn vào thời điểm mà kết quả được đưa ra. Hệ thời gian thực - Phân loại 2 loại thời gian thực: Hệ cứng (Hardware real time system) Hệ mềm (Sofware real time system) Hệ thời gian thực - Phân loại Hạn định (deadline): là khoảng thời gian hay thời điểm mà các tác vụ thực hiện yêu cầu cần được hoàn thành. Hạn định = thời gian tiếp nhận kích thích + thời gian xử lý + thời gian hồi đáp Hệ thời gian thực - Cấu trúc Hệ thời gian thực - xử lý Xử lý thời gian thực (realtime process) là xử lý để đảm bảo tính năng thời gian thực của nó. Để đáp ứng nhiều sự kiện diễn ra cùng một lúc, hệ thời gian thực cần sử dụng các tiến trình tính toán đồng thời. Hệ thời gian thực - Xử lý 3 hình thức tính toán đồng thời: Tính toán tương tranh: Nhiều tính toán chia sẻ thời gian xử lý trên một bộ xử lý. Tính toán song song: Các tính toán được thực hiện song song trên nhiều bộ xử lý . Tính toán phân tán: Mỗi tính toán được thực hiện riêng trên 1 máy tính. Hệ thời gian thực - Hoạt động Hệ quản lý ít nhất 2 mức ưu tiên: 1. Mức ngắt (interrupt level): mức ưu tiên cao nhất - là đặc trưng # hệ khác. 2. Mức đồng hồ (clock level): mức ưu tiên đã xác định trước, định kỳ, điều khiển bởi đồng hồ. Hoạt động của hệ được xác định: Danh sách các kích thích nhận được Danh sách các đáp ứng Thời điểm sinh ra các đáp ứng. Hệ thời gian thực - Ngắt, Xử lý ngắt 2 loại xử lý ngắt 2 loại kích thích: có chu kỳ & không chu kỳ Xử lý ngắt đảm bảo: hoàn thành mọi tác vụ & tránh tắc nghẽn . Hệ thời gian thực - Quản lý tiến trình Quản lý theo lịch: 1 thời điểm 1 tiến trình thực hiện . Lập lịch cho tác vụ có: ưu tiên trước & không ưu tiên trước Hệ thời gian thực - Các hệ điển hình Hệ thống giám sát (monitoring system): kiểm tra cảm biến cho thông tin môi trường & đưa ra hành động khi cảm biến cho giá trị khác thường. VD: Hệ thống báo động, HT giám sát tòa nhà ... Hệ thống điều khiển: tiếp tục điều khiển tác nhân phần cứng dựa vào giá trị của cảm biến. VD: Hệ thống điều khiển lò sưởi, lò nướng ... Hệ thống thu nhận dữ liệu: Có kiến trúc chung tập hợp dữ liệu từ các cảm biến cho xử lý và phân tích. Phân tích thiết kế hướng mẫu -POAD Mẫu thiết kế Vai trò của mẫu Một số mẫu cho hệ thời gian thực Phương pháp phân tích hướng mẫu Phương pháp thiết kế hướng mẫu Mẫu thiết kế – Pattern Định nghĩa mẫu: Mẫu mô tả 1 vấn đề hay xảy ra trong thiết kế và cài đặt phần mềm và giải pháp cho nó để có thể được dùng lại. Nội dung: Vấn đề, giải pháp, cấu trúc và kết quả Vai trò mẫu: Khái quát & chứng minh bài thực hành thiết kế tốt. Truyền đạt các kinh nghiệm thiết kế đã được kiểm chứng Sự hình thành mẫu Mẫu quan sát (Observer Patterm) a. Vấn đề b. Giải pháp c. Cấu trúc mẫu d. Các kết quả Mẫu Chiến lược (Trategy Patterm) a. Vấn đề b. Giải pháp c. Cấu trúc mẫu d. Các kết quả Mẫu ngăt (Interrupt Patterm) a. Vấn đề b. Giải pháp c. Cấu trúc mẫu d. Các kết quả Mẫu quay vòng (Round Robin Patterm) a. Vấn đề b. Giải pháp c. Cấu trúc mẫu d. Các kết quả Phân tích thiết kế hướng mẫu - POAD Sơ đồ tổng quát: Giám sát hoạt động trường ĐHDLHP Bài toán Trường gồm 6 khu vực. Mỗi khu vực cho phép những đối tượng nhất định ra vào. Cần tổ chức quản lý nhằm phòng ngừa kẻ gian và kiểm soát các đối tượng. Mặt khác trường muốn kiểm soát hỏa hoạn. Trường lập bảng quy định việc đi lại của các đối tượng trong những thời kỳ khác nhau trong năm và theo các ngày trong tuần. Đặt các bình chống cháy ở một số chỗ. Hiện tại bảo vệ theo dõi thực hiện, nhiều vấn đề tồn tại Giám sát hoạt động trường ĐHDLHP Bài toán Trường gồm 6 khu vực. Mỗi khu vực cho phép những đối tượng nhất định ra vào. Cần tổ chức quản lý nhằm phòng ngừa kẻ gian và kiểm soát các đối tượng. Mặt khác trường muốn kiểm soát hỏa hoạn. Trường lập bảng quy định việc đi lại của các đối tượng trong những thời kỳ khác nhau trong năm và theo các ngày trong tuần. Đặt các bình chống cháy ở một số chỗ. Hiện tại bảo vệ theo dõi thực hiện, nhiều vấn đề tồn tại Bảng quy định về thời gian và đối tượng được phép đi lại trong các khu vực Giám sát hoạt động trường ĐHDLHP Giải pháp: Phát triển 1 hệ giám sát a. Cấu trúc phần cứng Giám sát hoạt động trường ĐHDLHP b. Hệ thống phần mềm kiểm soát vào ra kiểm soát hỏa hoạn trợ giúp vận hành Cấu hình Giám sát hoạt động trường ĐHDLHP Mô tả: Mô hình nghiệp vụ a. Bảng các chức năng nghiệp vụ. Mô tả: Mô hình nghiệp vụ b. Các tác nhân nghiệp vụ Mô tả: Mô hình nghiệp vụ b. Các đối tượng nghiệp vụ- mô hình lĩnh vực Phân tích: Mô hình ca sử dụng mức cao Phân tích: Gói ca sử dụng “Quản trị hệ thống” Phân tích: 2 gói ca sử dụng Cảnh báo hỏa hoạn Kiểm soát vào ra Phân tích: Gói ca sử dụng “Quản trị vận hành” Các mẫu lựa chọn Thiết kế: Biểu đồ mức mẫu các lớp chính Biểu đồ mức mẫu cho cập nhật bảng phân quyền Biểu đồ mức mẫu kiểm soát vào ra Biểu đồ mức mẫu cảnh báo hỏa hoạn Các mô đun chính thử nghiệm Kiểm soát đăng nhập Cập nhật bảng phân định quyền Kiểm soát vào ra Kiểm soát hỏa hoạn Tổng quan về hệ thống thi gian thực Tổng quan phương pháp phân tích thiết kế hướng mẫu (POAD) & giới thiệu một số mẫu quan trọng Áp dụng POAD và các mẫu trình bày cho bài toán Giám sát trạng thái hoạt động Xây dựng chương trình thử nghiệm cho một số mô đun chính của hệ thống nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu Hoàn thiện thiết kế hệ thống nghiên cứu Thử nghiệm hệ thống với thiết bị thực Ứng dụng hệ thống cho việc triển khai hệ thống chấm công tự động để đưa vào thực tế. Hướng phát triển của đề tài Xin chân thành cảm ơn!