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ac6 >> ac6-formation >> Programmation >> Temps réel >> Programmation Multicoeur avec OSEK/VDX et AutoSAR Télécharger le catalogue Télécharger la page Ecrivez nous Version imprimable

MC4 Programmation Multicoeur avec OSEK/VDX et AutoSAR

Eviter les pièges de la programmation temps réel multicœur

formateur
Objectifs
  • Découvrez les notions de multitâche temps réel
  • Maîtriser la programmation concurrente
    • Sur le même processeur
    • Sur un système multiprocesseur
  • Comprendre les interactions avec l'architecture du processeur
    • Cache
    • Pipeline
    • Optimisations
    • Multi-core et Hyperthreading
  • Comprendre la structure d'un noyau temps réel
    • OSEK/VDX
    • Autosar multicoeur
Ce cours apprend à maîtriser la programmation temps réel et multi-tâches en comprenant comment résoudre efficacement les problèmes rencontrés en fonction des primitives disponibles sur l'OS utilisé.
Matériel
  • Un PC Linux par binôme
  • Une carte cible sous Linux
  • Compilateur et débogueur croisés
  • Support de cours imprimé
  • Présentation et solutions des exercices
Pré-requis
  • Bonne connaissance de la programmation C, si possible en environnement embarqué
  • Compréhension de base de l'architecture des processeurs
Démarche pédagogique
  • Les exercices s'attachent à mettre en œuvre les mécanismes disponibles pour résoudre des problèmes classiques: Readers-writers, producteurs-consommateurs, le repas des philosophes...
  • Chaque exercice comprend une explication détaillée et un schéma, ce qui aide à comprendre le fonctionnement des algorithmes.
  • Pour chaque exercice il est fourni un code quasiment complet avec des parties à compléter, ce qui permet, après une phase de compréhension du code fourni, de maîtriser des fonctionnalités qui habituellement prennent des heures à concevoir.
  • Le cours comprend des exercices facultatifs destinés à approfondir la compréhension des sujets traités.

Premier jour
Tâches et ordonnancement des systèmes embarqués
  • Tâche et descripteurs de tâches
  • Changement de contexte
Exercise :  Écriture d'une routine de changement de contexte
  • Mécanismes d'ordonnancement et de préemption
    • Ordonnancement avec ou sans tic d'horloge
  • Modes d'ordonnancement et preuves d'ordonnançabilité
    • Ordonnancement à priorités fixes
    • Ordonnancement RMA et EDF
    • Ordonnancements adaptatifs
Exercise :  Écriture d'un ordonnanceur simple, à priorités fixes
Gestion d'interruptions dans les systèmes temps-réel
  • Besoin d'interruptions dans un système temps réel
    • Interruptions de timer
    • Interruptions de périphériques
  • Notion d'interruption sur niveau ou sur front
  • Acquittement matériel et logiciel
  • Vectorisation des interruptions
Exercise :  Écriture d'un gestionnaire d'interruption simple
  • Interruption et ordonnancement
Exercise :  Extension de l'ordonnanceur pour supporter un ordonnancement en ronde (round-robin)
Interactions entre coeurs en multicoeurs
  • Cohérence de cache
    • Snooping
    • Snoop Control Unit: transferts cache à cache
    • Machine d'état MOESI
  • Ordonnancement et cohérence mémoire
    • Ordre des accès
    • Ordonnancement mémoire
    • Barrières mémoire
    • Cohérence de données et DMA
  • Accès aux données et multicoeurs
    • Instructions Read-Modify-Write
    • Linked-Read/Conditional-Write
  • Synchronisation en multicoeurs
    • Spinlocks
    • Interruptions inter processeurs
Exercise :  Écriture d'un spinlock
Second day
Ordonnancement multicoeurs
  • Ordonnancement multicoeurs
    • Affectation d'interruptions à un coeur
    • Ordonnanceur multicoeurs
  • Optimisations multicoeurs
    • Optimisation de l'utilisation des caches
    • Éviter les "faux" partages
    • Éviter la saturation des caches
Exercise :  Étude d'un ordonnanceur multicoeurs
Les primitives de synchronisation
  • Mise en attente et réveil des tâches
  • Sémaphores
Exercise :  Mise en œuvre des sémaphores par interaction directe avec l'ordonnanceur
  • Exclusion mutuelle
    • Spinlocks et masquage d'interruptions
    • Mutex ou sémaphores
Exercise :  Mise en œuvre du mécanisme de mutex
    • Mutex récursifs et non récursifs
Exercise :  Vérifier la bonne imbrication des mutex récursifs et l'utilisation de mutex non récursifs
    • Le problème de l'inversion de priorité
    • L'héritage de priorité (le mécanisme automagique)
    • Le plafond de priorité (la réponse centrée sur la conception)
Exercise :  Mise en place du mécanisme de plafond de priorité
  • Mutexes et variables condition
Exercise :  Ajout du support des variables condition aux mutex
  • Les boites aux lettres
Third day
Solutions aux problèmes de parallélisme
  • Les divers problèmes de la programmation parallèle
    • Accès concurrent non maîtrisé
Exercise :  Le problème "producteur-consommateur", ou une illustration d'accès concurrents et sa solution
    • Deadlocks (étreinte fatale)
    • Livelocks (blocage vivant)
    • Starvation (famine)
Exercise :  Le problème du "dîner des philosophes", illustration des risques de deadlocks, livelocks et de famine
Architecture multi-tâches de Osek/VDX
  • Gestion des tâches
    • Tâches de base
    • Tâches étendues
    • Politiques d'ordonnancement
    • Activation et terminaison des tâches
  • Gestion des interruptions
  • Evènements de synchronisation
  • Resources
Autosar et la programmation Multicoeur
  • L'architecture multicoeur d'Autosar
  • Notion d'entités localisables
  • Améliorations de l'ordonnancement OSEK/VDX
  • Spinlocks Autosar
  • Le communicateur inter OS-Application
  • Migrer une applications Autosar vers une plateforme multicoeur