REKAYASA PERANGKAT LUNAK LANJUT
REAL TIME SISTEM Defri Kurniawan M.Kom email
Fasilkom|| 12/31/2013
Intro
Real Time System memiliki kharakteristik yang unik dimana sistem harus dapat menanggapi suatu peristiwa dalam jangka waktu yang singkat
Real Time system pada komputer-komputer, digunakan untuk mengontrol berbagai sistem dari mesin pabrik (komputer ini berinteraksi langsung pada hardware)
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Intro
PL harus bereaksi terhadap peristiwa yang dihasilkan oleh sinyal hardware dan kontrol dalam menanggapi suatu peristiwa dari lingkungan sistem
Tertanam dalam beberapa sistem perangkat keras yang lebih besar dan harus merespon secara real time
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Pengertian Real Time System IEEE Computer Society Press: “Sebuah sistem real time adalah sistem yang harus memenuhi batas waktu respon atau memiliki konsekuensi risiko yang parah (termasuk kegagalan)” Ian Sommerville: “Sebuah sistem real-time adalah sistem perangkat lunak dimana fungsi dari sistem, tergantung pada hasil yang dihasilkan oleh sistem dan waktu” email
Fasilkom|| 12/31/2013
Pengertian Real Time Software
email
Real-time software adalah perangkat lunak yang mengukur, menganalisa, dan mengontrol kejadian nyata secara real-time.
Fasilkom|| 12/31/2013
Stimulus
1.
Real Time System harus memberikan respon terhadap stimulasi yang diberikan. Stimulasi dibagi menjadi 2 (dua) secara waktu: Periodic Stimuli
2.
Aperiodic Stimuli
email
Bisa diprediksi kemunculannya berdasarkan interval waktu tertentu Sistem akan mengekseskusi sensor tiap 50 milidetik Biasanya disinyalkan menggunakan mekanisme interupsi komputer Sistem akan diinterupsi jika adanya I/O telah siap Fasilkom|| 12/31/2013
Model of a Real Time System
email
Periodic Stimuli digunakan pada real time system dengan penggunaan sensor yang saling terkait
Sistem merespon yang diberikan oleh sensor, lalu sistem memberikan perintah kepada aktuator (aktuator = komponen penggerak)
Model Sensor–Sistem–Aktuator merupakan Sistem Real Time Fasilkom|| 12/31/2013
Model of a Real Time System
Model of a Real Time System (Ian Sommerville, 2007) email
Fasilkom|| 12/31/2013
Process Control Sensor/Aktuator
Process Control Sensor/Aktuator email
Fasilkom|| 12/31/2013
Element System
Sensor control processes
Data processor
Melaksanakan pengolahan informasi yang terkumpul dan menghitung respon sistem
Actuator control processes
email
Mengumpulkan informasi dari sensor-sensor
Menghasilkan sinyal kontrol untuk aktuator
Fasilkom|| 12/31/2013
Cakupan Real Time System Cakupan Mikrokontroler kecil yang tertanam pada pengoperasian oven microwave sampai sistem yang sangat besar seperti jaringan komunikasi global
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Klasifikasi Sistem Real Time
email
Sebuah sistem real-time lunak (soft real time) adalah sistem yang melakukan penurunan aksi jika hasilnya tidak diproduksi sesuai dengan persyaratan waktu yang ditentukan. Ex: telephony system
Sebuah sistem real-time keras (hard real time) adalah sebuah sistem yang tidak menjalankan operasi dengan benar jika hasilnya tidak diproduksi sesuai dengan spesifikasi waktu tertentu. Ex: medical equipment, aircraft control Fasilkom|| 12/31/2013
Real Time Programming
email
hard-real time software mungkin harus diprogram dalam bahasa assembly untuk memastikan bahwa batas waktu terpenuhi.
Bahasa seperti C memungkinkan program yang efisien yang akan ditulis , tetapi tidak memiliki konstruksi untuk mendukung konkurensi atau manajemen sumber daya bersama.
Java mendukung konkurensi ringan dan dapat digunakan untuk beberapa soft real time sistem Fasilkom|| 12/31/2013
Karakteristik Real Time System
email
Timelines - waktu merupakan bagian penting. Realtime sistem harus merespon dalam waktu yang ditentukan Dynamic Internal Structure - Perlu komponen sistem yang dapat melakukan rekonfigurasi dinamis untuk menyesuaikan dengan kondisi eksternal lingkungan Reactiveness - kondisi yang secara terus menerus dapat berespons terhadap event yang beragam yang tidak dapat diprediksi urutan waktu kedatangannya Fasilkom|| 12/31/2013
Karakteristik Real Time System
email
Concurrency - menunjang kegiatan aspek synchronous, asynchronous, communication, interrupt handling menjadi bagian penting dalam penyelesaian masalah konkurensi ini
Fasilkom|| 12/31/2013
Pertimbangan Arsitektur RTS
email
Karena kebutuhan untuk merespon tuntutan waktu yang dibuat oleh berbagai sensor, arsitektur sistem harus memungkinkan untuk cepat beralih antara penangan stimulus.
Tuntutan waktu rangsangan yang berbeda-beda sehingga loop (perulangan) berurutan yang sederhana biasanya tidak memadai.
Fasilkom|| 12/31/2013
Arsitektur
Testing process S1
S3
A1
P (A2)
A2
P (A1)
A3
P (A4)
A4
P (S1) Monitoring processes
S2
P (A1)
P (S2)
P (S1)
Control processes
Control panel processes
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Intro – Design Sistem
Fungsi untuk menyelesaikan masalah terdefinisi jelas pada hirarki product engineering
Memperhatikan setiap karakteristik sistem real time yang ada
Disamping SRS (Software Requirement Analysis) juga definisikan IRS (Interface Requirement System)
Keputusan desain harus dibuat atas dasar tentang persyaratan sistem non-fungsional
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Intro – Design Sistem
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Intro – Design Sistem
email
Proses analisis dan perancangan menjadi lebih kompleks karena harus memperhatikan aspek kedinamisan
Pemodelan behaviour merupakan satu aspek dasar yang harus dijabarkan pada proses analisis dengan jelas (state diagram, pemantauan signal kontrol, pendefinisian spesifikasi kontrol dsb)
Fasilkom|| 12/31/2013
Intro – Design Sistem
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Desain Proses RTS 1. Identifikasi stimuli untuk diproses dan tanggapan yang diperlukan terhadap rangsangan. 2. Untuk setiap stimulus dan respon, mengidentifikasi batasan waktu 3. Agregat stimulus dan pengolahan respon ke dalam proses konkuren. Sebuah proses dapat dikaitkan dengan masing-masing kelas stimulus dan respon.
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Desain Proses RTS 4. Desain Algoritma untuk memproses setiap kelas dari stimulus dan respon. Ini harus memenuhi persyaratan waktu yang diberikan. 5. Desain sistem penjadwalan yang akan memastikan bahwa proses yang dimulai pada waktunya untuk memenuhi batas waktu. 6. Mengintegrasikan menggunakan sistem operasi real-time. email
Fasilkom|| 12/31/2013
Real-time system modelling
email
Efek dari stimulus dalam sistem real-time dapat memicu transisi dari satu keadaan ke keadaan lain. Finite state machines dapat digunakan untuk pemodelan sistem real-time. Namun, model FSM tidak memiliki struktur. Bahkan sistem sederhana dapat memiliki model yang kompleks. The UML mencakup notasi untuk memodelkan RTS dengan state diagram
Fasilkom|| 12/31/2013
Petrol pump state model Timeout Card inser ted into reader
Initialising
Reading do: get C C details
do: initialise display Hose out of holster
Card removed Card OK
Waiting do: display welcome
Timeout
Validating
Ready
do: validate credit card
Delivering Nozzle trigger on
Invalid card
do: deliver fuel update display
Nozzle trigger off Nozzle trigger on Stopped
Resetting do: display C C error
Payment ack.
Paying do: debit CCaccount
email
Hose in holster
Fasilkom|| 12/31/2013
Monitoring and control systems
email
Kelas penting dari sistem real-time
Terus memeriksa sensor dan mengambil tindakan tergantung pada nilai-nilai sensor
Sistem pemantauan memeriksa sensor dan melaporkan hasilnya.
Sistem kontrol mengambil nilai sensor dan kontrol aktuator perangkat keras Fasilkom|| 12/31/2013
Real Time Operating System
email
Sistem operasi real-time, sistem operasi yang khusus mengelola proses dalam RTS. Bertanggung jawab untuk manajemen proses dan alokasi sumber daya (prosesor dan memori). Mungkin didasarkan pada kernel standar yang digunakan tidak berubah atau dimodifikasi untuk aplikasi tertentu. Biasanya tidak mencakup fasilitas seperti manajemen file
Fasilkom|| 12/31/2013
Operating System Component Scheduling informa tion
Real-time clock
Scheduler
Interrupt handler
Process r esour ce requir ements
Processes awaiting resour ces
Resour ce mana ger Read y processes
Read y list
Available resour ce list
Released resour ces
Despa tcher
Processor list
Executing pr ocess
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Operating System Component
Real-time clock
Interrupt handler
Mengalokasikan sumber daya memori dan prosesor.
Dispatcher
email
Memilih proses selanjutnya yang akan dijalankan.
Resource manager
Mengelola permintaan periodik tertentu untuk layanan
Scheduler
Menyediakan informasi untuk proses penjadwalan.
Mulai proses eksekusi Fasilkom|| 12/31/2013
Study Case: Sistem Pengamanan Gedung
email
Sebuah sistem perangkat lunak yang akan diimplementasikan untuk mengontrol sistem alarm pencuri pada bangunan komersial. Menggunakan beberapa jenis sensor, termasuk sensor gerak, sensor pada pintu dan jendela Sistem mendeteksi ketika jendela telah dirusak dan sensor pintu yang mendeteksi pintu koridor yang membuka. Sistem secara otomatis melakukan panggilan polisi setempat menggunakan synthesizer suara, melaporkan lokasi alarm, Fasilkom|| 12/31/2013
Study Case: Sistem Pengamanan Gedung(lanj)
email
Menghidupkan lampu di kamar sekitar sensor aktif Sistem juga mendeteksi ketika listrik drop (memungkinkan sistem alarm mati), sistem sensor didukung oleh listrik tetapi dilengkapi dengan baterai cadangan Daya yang hilang terdeteksi menggunakan daya yang terpisah
Fasilkom|| 12/31/2013
Sensor & Aksi Sistem Sensor
Detektor gerakan, sensor jendela, sensor pintu: 50 sensor jendela, 30 sensor pintu dan 200 gerakan detektor Sensor drop tegangan.
Aksi
email
Ketika penyusup terdeteksi, polisi dipanggil secara otomatis Lampu dinyalakan di kamar dengan sensor aktif Alarm terdengar aktif Sistem ini secara otomatis beralih ke cadangan daya ketika drop tegangan terdeteksi. Fasilkom|| 12/31/2013
The R-T system design process 1. Mengidentifikasi stimuli dan respon terkait 2. Menentukan batasan waktu terkait dengan stimuli & respon 3. Mengalokasikan fungsi sistem pada proses yang konkuren 4. Design algoritma untuk pengolahan stimuli dan respon 5. Desain sistem penjadwalan yang menjamin bahwa proses akan selalu dijadwalkan untuk bertemu dengan batas waktunya email
Fasilkom|| 12/31/2013
Mengidentifikasi stimuli & respon 1. Alarm Penyusup Stimuli-> sistem sensor Respon-> pemanggilan polisi, menyalakan lampu dan membunyikan alarm 2. Listrik Drop Stimuli->listrik drop, Respon->sistem beralih ke daya cadangan dalam batas waktu 50 ms email
Fasilkom|| 12/31/2013
Menentukan batasan waktu terkait dengan stimuli & respon Stimulus/Response
Timing Requirement
Interupsi Listrik Mati
Beralih ke listrik cadangan harus diselesaikan dalam batas waktu 50 ms
Alarm Pintu
Setiap alarm pintu harus disurvey tiap 2x perdetik
Alarm Jendela
Setiap alarm jendela harus disurvey tiap 2x per detik
Detektor Gerak
Setiap detektor gerak harus disurvey tiap 2x per detik
Menyalakan Alarm
Alarm harus menyala ½ detik dari kejadian yang terdeteksi oleh sensor
Lampu
Lampu harus diaktifkan dalam ½ detik dari alarm yang dinyalakan oleh sensor
Komunikasi
Menghubungi polisi harus dimulai dalam waktu 2 detik setelah alarm menyala
Synthesiser Suara
Pesan suara harus tersedia dalam waktu 4 detik setelah alarm menyala
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Mengalokasikan fungsi sistem pada proses yang konkuren
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Keterangan periodic stimuli ------------------- aperiodic stimuli Ada 30 sensor pintu yang harus diperiksa dua kali per detik. Ini berarti bahwa proses sensor pintu terkait harus menjalankan 60 kali per detik (60 Hz)
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Design algoritma untuk pengolahan stimuli dan respon
email
Fasilkom|| 12/31/2013
Desain sistem penjadwalan ….
email
Langkah terakhir dalam proses desain adalah untuk merancang suatu sistem penjadwalan yang menjamin proses akan selalu dijadwalkan untuk memenuhi batas waktu tersebut. Dalam contoh ini, batas waktu tidak ketat. Proses prioritas harus diatur sehingga semua proses sensormemiliki prioritas yang sama. Proses untuk menangani kegagalan daya harus proses tingkat interupsi prioritas lebih tinggi. Prioritas proses pengelolaan sistem alarm harus sama dengan proses sensor Fasilkom|| 12/31/2013
email
Fasilkom|| 12/31/2013
