Técnicas optimizadas de análisis y síntesis de sistemas de tiempo real distribuidos

Résumé

Un sistema de tiempo real distribuido es una arquitectura compuesta por computadores posiblemente heterogéneos y conectados mediante redes de comunicación que ejecutan y comunican programas de propósito especial usualmente relacionados con el entorno físico por medio de sensores y actuadores y que deben responder a determinados estímulos dentro de un intervalo de tiempo definido llamado plazo y cuyo incumplimiento puede acarrear consecuencias indeseables. El control de los sistemas críticos en entornos industriales, automóviles y aeronáuticos, por mencionar algunos ejemplos relevantes, se implementa habitualmente mediante sistemas de tiempo real distribuidos.La síntesis de sistemas de tiempo real distribuidos es un problema complejo que consta de varios subproblemas, como la configuración de la topología de la red de comunicaciones, y la planificación y el despliegue de tareas y mensajes. La solución de los mencionados subproblemas se debe llevar a cabo de forma que se cumplan los requisitos temporales impuestos, lo que puede ser comprobado mediante técnicas de análisis de planificabilidad. El presente trabajo de investigación realiza contribuciones en los campos de la síntesis y el análisis de sistemas de tiempo real distribuidos.Por una parte, se proponen técnicas de análisis de peor y mejor caso de mensajes multipaquete en redes CAN segmentadas que permiten calcular los tiempos de respuesta con mayor precisión que con los métodos propuestos previamente en la literatura.Por otra parte, se propone un algoritmo genético multiobjetivo basado en una nueva codificación permutacional híbrida para la síntesis optimizada de sistemas de tiempo real distribuidos, así como dos métodos heurísticos de mutación que aceleran su convergencia y la calidad de las soluciones obtenidas por la misma. Este algoritmo genético ha demostrado una capacidad superior a otros métodos para realizar el diseño aislado o conjunto de la configuración de la topología de la red de comunicaciones, la planificación y el despliegue de sistemas de tiempo real distribuidos de forma eficaz.Las técnicas de síntesis y análisis presentadas en este trabajo de investigación permiten realizar diseños y evaluaciones de sistemas de tiempo real distribuidos más optimizados, contribuyendo positivamente al rendimiento, costo y extensibilidad de los mismos.