Administración de interrupciones en sistemas operativos de tiempo real

Administración de Interrupciones en Sistemas Operativos de Tiempo Real 11

1Introducción

Denominamos sistemas (o aplicaciones) de tiempo real a aquellos sistemas (o aplicaciones)
de cómputo que tienen que satisfacer requerimientos de tiempo de respuesta explícitos.
Supóngase, por ejemplo, el sistema de software encargado de ordenar el inflado de la bolsa
de aire frontal de un automóvil.En este caso el requerimiento de tiempo de respuesta está
dado porque dicha bolsa de aire tiene que estar completamente inflada antes de que
transcurran los 20 milisegundos posteriores a la detección del choque. De incumplirse esto,
se elimina cualquier utilidad de la bolsa (y del software que la controla) dado que el
pasajero ya se habrá impactado contra el tablero.
En la actualidad, lossistemas de tiempo real juegan un papel vital y cada vez más creciente
en nuestra sociedad. Los mismos se pueden encontrar en muchos sistemas desde los muy
simples, hasta los más complejos. Por ejemplo, pueden hallarse con facilidad en el control
de experimentos de laboratorio, control de los motores de autos, sistemas de mando y
control automáticos, plantas nucleares, sistemas de control devuelos, plataformas de
lanzamiento espacial y en la robótica. Los sistemas de tiempo real más complejos son muy
costosos por lo que en la actualidad los gobiernos e industrias en los países desarrollados
emplean miles de millones de dólares en diseñarlos, construirlos y probarlos.
La necesidad de satisfacer requerimientos de tiempo da como resultado que los sistemas de
tiempo real demanden, de laplataforma de cómputo que los soportan, requerimientos que
difieren radicalmente de aquellos de los sistemas de “propósito general” (estaciones de
trabajo, sistemas de escritorio, servidores de red).
Los sistemas de tiempo real también tienen que operar con un alto grado de confiabilidad.
Dados los requerimientos de respuesta a tiempo de estos sistemas, un aspecto fundamental
de estaconfiabilidad es la necesidad de establecer garantías del cumplimiento de sus
restricciones de tiempo (plazos de respuesta). Estas garantías sólo se consiguen mediante la
realización a priori de cálculos de factibilidad (de planificación) que permiten determinar si
se cumplen los plazos de todas las tareas críticas en tiempo. Estos cálculos toman como
base la frecuencia de ocurrencia de todos loseventos en el sistema, los algoritmos de
planificación de la atención a dichos eventos y la cantidad de tiempo que toma el servirlos
(si acaso estos pueden ser servidos). En algunos sistemas, estos cálculos de factibilidad se
hacen fuera de línea; mientras que en otros, destinados a ambiente más dinámicos, se hacen
en línea conforme varía la carga de trabajo del sistema. En este último caso, silos cálculos
arrojan que es imposible dar servicio a tiempo a los sucesos, el sistema debe decidir sobre
un plan de acción que garantice la respuesta de las tareas críticas en detrimento de las
menos críticas.
Todo el esquema anterior se sostiene bajo dos premisas fundamentales: la capacidad de
caracterizar a priori el comportamiento de la carga de trabajo del sistema y la predecibilidadtemporal de la plataforma de cómputo en general y del sistema operativo en particular. En
Luis Eduardo Leyva del Foyo 12
consecuencia, la característica distintiva de un sistema operativo de tiempo real es la
predecibilidad. Para el logro de esta predecibilidad, este tipo de sistemas operativos tienen
que emplear algoritmos y mecanismos cuyas características temporales puedan ser
predicables yverificables (por ejemplo, el conocimiento de los tiempos de ejecución en el
peor caso de todos los servios del sistema, o de la disponibilidad de memoria física).
Un aspecto determinante para el logro del requerimiento de predecibilidad del sistema
operativo, es el mecanismo mediante el cual se administran los eventos externos que se
presentan durante la ejecución de la aplicación. Para el...