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Técnicas de soporte a la flexibilidad funcional en sistemas embarcados distribuidos de tiempo real
Durante la última década, gracias a los avances en diversos campos tecnológicos,
se han diversificado el conjunto de entornos en los que es necesario desarrollar sistemas
que ofrezcan garantÃas temporales. Muchos de estos son entornos dinámicos,
donde las caracterÃsticas de la carga computacional no siempre pueden ser predecibles,
y donde ya no es aplicable la aproximación clásica de diseño, habitualmente
pesimista, que asegura garantÃas temporales pero que puede implicar en entornos
dinámicos un gasto de recursos prohibitivo.
AsÃ, se plantea el reto de adaptar las metodologÃas empleadas en diferentes niveles
arquitecturales a estos nuevos entornos, y explorar nuevas vÃas y paradigmas que
permitan conjugar flexibilidad funcional y dinamismo con predictibilidad temporal.
Esta tesis aborda este reto mediante la exploración de la aplicabilidad a sistemas
de tiempo real de conceptos propios del paradigma de orientación a servicios,
con el fin de ofrecer flexibilidad, y, al mismo tiempo, beneficiarse de algunas de las
ventajas que éste ofrece. Para conseguir tal fin, se propone un modelo concreto de
sistema basado en una aproximación holÃstica al diseño y configuración, donde las
aplicaciones están gobernadas por tiempo. Fijado el modelo de sistema, se propone
un modelo de aplicación basada en servicios y se analizan desde diferentes perspectivas
las entidades y procesos que estarán presentes en una arquitectura que le dé
soporte, diferenciando dos posibles aproximaciones a la composición que influirán
en el diseño de dicha arquitectura: estática, que una vez realizada no admite reconfiguraciones,
o dinámica, en la cual una aplicación puede reconfigurarse en tiempo
de ejecución. Se proponen, además, algoritmos para la composición de aplicaciones,
tanto exhaustivos, aplicables en la aproximación estática, como mejorados, con un
tiempo de ejecución acotado, apropiados para su empleo en tiempo de ejecución. Finalmente,
se realiza la validación del modelo y de las ideas propuestas mediante la
implementación de un prototipo sobre un protocolo concreto de comunicaciones de
tiempo real, al que se le realizaron pequeñas adaptaciones y sobre el cual se definió
una arquitectura adecuada.
____________________________________________During the last decade, due to the advances in several technology fields, the
application domains where the development of systems with temporal guarantees is
needed has increased. The majority of such domains are dynamic; the characteristics
of their computational load cannot always be predicted in advance. Although the
classical design approach provides temporal guarantees, it is no longer applicable
since it is too pessimistic, and it implies prohibitive resource consumption.
Thus, new challenges raise. On one side, it is required to adapt the current methodologies
used in different architectural levels to these new environments. Also, it
is needed to explore new directions and paradigms that allow combining functional
flexibility and dynamism with temporal predictability.
The current work addresses these new challenges through the exploration of the
applicability of concepts from the service oriented paradigm to distributed real-time
systems. The introduction of some of the characteristics of the service oriented paradigm
will allow to provide support for dynamic flexibility. Therefore, the current
work proposes a concrete system model based on a holistic time-triggered-based
approach for design and configuration. Based on this system model, a service-based
application model is proposed. Also, it analyses the architectural entities and processes
from different points of view, distinguishing between two different architectural
design approaches: static and dynamic. The former applies when no reconfigurations
at run-time are admitted, and the latter where these reconfigurations are possible.
Several application composition algorithms have been proposed: (1) an exhaustive
algorithm, applicable to the static approach and (2) an improved algorithm, with
bounded execution times, suitable for its usage at run-time. Eventually, to validate
the feasibility of the model and the proposed ideas, an architecture has been defined
and a prototype of it has been implemented on top of a concrete real-time communications
protocol