Cours:InfoEmbarqueeThread

Kesako

Pile/Tas

zone mémoire	Taille	Usage	Performances
Stack (pile)	fixe	variables/paramètres ... des fonctions	selon mémoire
Heap (tas)	sans objet	allocation dynamique	un peu moins rapide (gestion du tas, partage entre thread => doit être thread-safe)

utilisation de la pile	utilisation du tas
int f1(int n) { int res; res= ...n1; return res; } int main() { int a,b; b=f1(a); }	int* memoireAllouee = nullptr; // On crée un pointeur sur int memoireAllouee = malloc(sizeof(int)); // La fonction malloc inscrit dans notre pointeur l'adresse qui a été reservée. Complexe * z1 = new Complexe(2,5);

Processus

Le lancement d'un programme sous Unix (norme posix ) entraîne la création d'un nouveau processus et donc l'allocation d'une zone mémoire avec plusieurs parties :

• le segment texte qui contient le programme exécutable
• le segment statique qui contient les objets globaux et statiques
• le segment de pile ( stack ) qui contient les données des fonctions
• le segment de tas ( heap ) qui contient les données allouées dynamiquement ( new / malloc )

Thread

un thread (fil d'instruction, processus léger,...) représente l'exécution d'en ensemble d'instructions.

un processus peut exécuter plusieurs threads. Les threads d'un même processus partagent une grande partie de leur mémoire (mis à part la pile)

L'ordonnanceur du système d'exploitation exécutera les différents threads qui pourront sembler s'exécuter en parallèle même sur un processeur à un seul coeur (core).

Attention à la durée de vie des objets dans la pile !!! => préférez le tas ?!

spécialisation de la classe QThread

• https://doc.qt.io/qt-5/qthread.html

worker.h	worker.cpp
class Worker : public QThread { Q_OBJECT public: explicit Worker(QObject *parent = nullptr); void run() override; };	Worker::Worker(QObject *parent) : QThread{parent} { } void Worker::run() { // les objets qui "vivent" dans le thread doivent être créés dans la méthode '''run''' // exec(); // =>lance la boucle d'événement QT }

Reprendre l'exercice d'observation par scrutation d'une entrée générée par un gbf

Mutex

Dans chaque thread on distingue :

• section non critique : peut être exécuté sans coordination avec les autres threads
• section critique  : doit être exécuté par un thread unique => exclusion mutuelle

Un mutex (mutual exclusion) est une structure de données qui permet de contrôler l'accès à une ressource

Un mutex :

• est associé à une ressource
• peut être
  • unlocked : la ressource est libre
  • locked  : la ressource est utilisée

Avant chaque accès à une section critique, il convient de :

• demander le verrouillage du mutex
• exécuter la section critique
• libérer le mutex

https://doc.qt.io/qt-5/qmutex.html

Exercice d'application :

• on dispose 2 boutons sur l'interface graphique
• une led est connectée sur un gpio
• 2 tâches (thread) sont en attente
  • l'une fera clignoter la led à 1Hz pendant 5s
  • l'autre fera clignoter la led à 10Hz pendant 1s
• chaque bouton lancera l'une des tâches
• il ne devra y avoir qu'une tâche active à la fois

Semaphores

Les sémaphores permettent de résoudre le problème de la synchronisation entre thread, dont :

• exclusion mutuelle => se comporte comme un mutex
• problème des producteurs/consommateurs

Un sémaphore :

• possède une valeur initiale (qui peut être nulle)
• cette valeur correspond au nombre de ressources et est actualisé lors des opérations suivantes.
• propose les fonctionnalités :
  • obtenir un nombre de ressources ( bloquant tant que le nombre de ressources nécessaires n'est pas disponible)
  • libérer un nombre de ressources

https://doc.qt.io/qt-5/qsemaphore.html

Exercice d'application

• On considère 3 tâches distinctes :
  • faire clignoter une led pendant 10s à une fréquence de 3Hz
  • faire clignoter une led pendant 3s à une fréquence de 1Hz
  • faire clignoter une led pendant 1s à une fréquence de 10Hz
• Un bouton permettra de lancer les 3 tâches pour 1 cycle
• Il faut attendre la fin des 3 tâches pour relancer un nouveau cycle

Prolongement possible

• td mqtt
• lancer un processus ( ex powerOffScreen powerOnScreen)

Ressources

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Thread_(informatique)
• https://doc.qt.io/qt-5/threads.html
• http://tvaira.free.fr/dev/qt/qt-multitache.pdf
• https://www.youtube.com/watch?v=xClAutDf6jE
• https://www.tchap.fr/la-pile-stack-et-le-tas-heap/
• https://cermics.enpc.fr/polys/info1/main/node74.html
• https://openclassrooms.com/fr/courses/19980-apprenez-a-programmer-en-c/16595-creez-des-variables-grace-a-lallocation-dynamique
• https://sites.uclouvain.be/SyllabusC/notes/Theorie/Threads/coordination.html