sistemas embarcados

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SILVA, Charles Ferreira da
 RU1819889
 
INTRODUÇÃO 
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 Os sistemas embarcados fazem parte do nosso cotidiano e na maioria das vezes passam despercebidos pois a funcionalidade do equipamento é o foco principal do usuário, que não se importa com a teoria envolvida para fazê-lo funcionar, e é por trás dessa funcionalidade que entra o sistema embarcado, que nada mais é do que um sistema íntegro e independente com intuito de desempenhar apenas uma determinada tarefa.
 A derivação do nome Sistema Embarcado vem do inglês (Embedded System) procedendo do fato de que estes sistemas são concebidos normalmente para serem independentes. Os principais atributos que classifica esse sistema são a capacidade computacional e sua autonomia de operação.
Como exemplo de produtos que fazem uso do sistema embarcado em nosso dia a dia estão as maquinas de lavar, televisores, micro-ondas, celulares, enfim, quase todos os eletrodomésticos possuem algum tipo de processamento, ou seja, algum tipo de informação está sendo totalmente manipulado, e o futuro que aguardamos é esse: embarcar inteligência nos aparelhos, dispositivos e maquinas.
 Este relatório tem como finalidade principal trazer um breve estudo sobre a relevância de um do RTOS, suas vantagens e desvantagens, a funcionalidade da pilha do processador, o conjunto de controle de tarefas e as interrupções de um processador.
As pesquisas para as respostas dos exercícios a seguir foram fundamentadas em estudos bibliográficos com o intuito de responder as questões e aprofundar os conhecimentos sobre os sistemas embarcados de tempo real.
OBJETIVO
Buscar respostas das perguntas descritas abaixo e aprofundar os conhecimentos sobres os sistemas embarcados de tempo real.
DESENVOLVIMENTO
A princípio foi feita uma investigação sobre o funcionamento de um sistema embarcado e a relevância de um sistema operacional de tempo real- RTOS.
A partir desta investigação a pesquisa foi direcionada a responder as questões descritas no roteiro da atividade prática desenvolvida para disciplina de Sistemas Embarcados. As perguntas estão expostas nos subitens seguintes e as resoluções na sequência.
EXERCÍCIO 1	
Explique com suas palavras a importância de uso de um RTOS em uma aplicação embarcada. Devemos sempre usar um RTOS? Quais as vantagens e desvantagens de uso de um RTOS? 
É um sistema operacional de tempo real (Real Time Operating Systems), e tem como finalidade preencher as deficiências de sistemas foreground/background. A RTOS é um sistema bastante competente, onde o tempo de resposta é mais relevante do que efetuar centenas de tarefas ao mesmo tempo. Uma das vantagens é que o período de resposta não necessariamente precisa ser o mais ágil possível, mais sim previsível, logo, Real-Time, significa uma resposta de diversos minutos ou nanos segundos, dependendo do funcionamento do seu sistema. Os ofícios do RTOS possuem tempo demarcado para serem executadas, então é habitualmente chamado de “Time Critical”ou tempo crítico.
Portanto os sistemas operacionais de tempo real conseguem ser aproveitados nos mais diversos tipos de funções, que vai desde os mais simples aos mais complicado, mas é essencial ponderar os fatores descritos ao grau de confiança de acordo com a demanda de cada aplicação. Sua utilidade requer uma análise para que haja concordância entre disponibilidade de hardware, performance de execução, flexibilidade na configuração, instrumentos de desenvolvimento e suporte técnico. Entre as vantagens evidencia-se a execução simplificada, pequeno valor adicional e comportamento previsto. 
Podemos descrever em função das desvantagens de um sistema operacional de tempo real – RTOS, a intervenção sequencial, grande dificuldade para discorrer eventos imprevisíveis e a execução de código com escalonamento manuseável.
 EXERCÍCIO 2
Descreva o que é a pilha de um processador e qual sua utilidade para a concepção de um sistema que possui múltiplos fluxos de execução. Note que em um sistema tradicional, baseado em superlaço, existem múltiplos fluxos de execução concorrentes devido às rotinas de tratamento de interrupções.
A pilha de um processador é uma estrutura usada como uma união entre as sub-rotinas de chamada e a rotina superior do programa, isto é, um agrupamento de disposições da memória principal usado para transferir os dados importantes para execução da sub-rotina, no decorrer da troca de situação. A pilha usa o básico de três destinos de endereço da memória que são eles: firmamento da pilha, limite da pilha e o topo da pilha, todos esses registros são denominados de Stack Point (SP), que tem por função indicar o ultimo elemento intercalado na pilha.
 EXERCÍCIO 3
Considerando que duas tarefas utilizam uma mesma função, a qual é não reentrante, sugira, pelo menos, uma solução para evitar a corrupção dos dados quando utilizando um:
a) Núcleo não preemptivo;
b) Núcleo preemptivo.
Em um núcleo não-preemptivo nenhum acontecimento superficial deve ocasionar a perda de funcionamento do processador. Um recurso alternativo para evitar o corrompimento de dados é desconectar as interrupções dentro e fora, e fazer uso de um registrador para conservar sub-rotina, ou seja, se essa sub-rotina poderá ou não ser executada.
Já em um núcleo preemptivo um sistema em execução pode ser descontinuado e ser trocado por outro. Uma solução para impedir a corrupção de dados é produzir uma seção censurável e não compartilhável. Sendo assim os dados que estavam sendo utilizados não terão como ser acessados pelo processo que foi substituído.
 EXERCÍCIO 4
Descreva com suas palavras a finalidade do bloco de controle de tarefa (TCB) no RTOS. Tipicamente, que informações são contidas no TCB? Qual a diferença de TCB e contexto de uma tarefa?
O Task Control Block (TCB) é uma construção padrão no qual os sistemas embarcados de tempo real-RTOS guardam as informações de controle das tarefas arquivadas. A execução do bloco de controle de tarefas-TCB nos diferentes sistemas de operações de tempo real- RTOS podem diversificar de acordo com cada desenvolvedor. Tradicionalmente todas as informações contidas no TCB são: o nome, o estado e a prioridade da tarefa; o ponteiro da pilha; e padrões de memória. As tarefas são métodos realizados pelo sistema, em conformidade com suas solicitações. O contexto de uma tarefa abrange a quantidade dos registrados de uma CPU, bem como o estado da tarefa e as informações descritas à memória. Para uma permuta de contexto é preciso salvar o contexto da tarefa anterior e carregar o contexto do processo novo. O bloco de controle de tarefas é quem armazena todo contexto de uma tarefa.
EXERCÍCIO 5
Explique o que ocorre em um processador quando uma interrupção ocorre. Qual o papel da pilha nesse processo? Por que o alinhamento de interrupções deve ser controlado por um núcleo preemptivo?
As interrupções têm a obrigação de interromper o curso que está sendo realizado pela CPU e afastar o curso de processamento para uma sub-rotina, atendendo o requerimento da interrupção. A pilha é usada para substituir a troca de contexto entre a rotina principal e a sub-rotina que está sendo executada no momento. Após a realização da sub-rotina, a Unidade Central de Processamento-CPU faz o carregamento dos dados da tarefa precedente, que estão guardadas na pilha dando continuidade a efetuação do programa do mesmo lugar de onde sucedeu a interrupção.
O alinhamento das interrupções é sim controlado por um núcleo preemptivo pois, o mesmo faz com que sejam consideradas cada ordem de interrupção, tanto as que estão ativas como as que estão inativas de acordo com o que foi previsto pelo desenvolvedor do sistema operacional.
CONCLUSÃO
De acordo com os conhecimentos adquiridos no desenvolver deste relatório fica evidenciado que os sistemas embarcados estão cada vez mais presentes nos aparelhose dispositivos eletrônicos, tornando nossas vidas cada vez mais práticas.
É a inteligência sendo implantada nos nossos equipamentos através dos avanços tecnológicos que nos surpreende a cada dia com suas descobertas e inovações. 
REFERÊNCIAS
DARNINI, Gustavo Weber e BARRIQUELO, Carlos Henrique:Sistemas Operacionais de tempo real e sua aplicação em sistemas embarcados, 2019.[livro eletrônico].