TINY OS ArchitectureTranscription d

TINY OS Architecture


Transcription de TINY OS Architecture
We have a presdentation tomorrowe
Hoping to work all night

We are in D Block
Isnt this great
So little tile

TINY OS Architecture

Configurations and Modules

All TinyOS code, is written in nesC;C with some additional language features for components and concurrency.
NesC Application consists of ‘components’.
Component defines two types of scopes.
It provides and uses Interfaces.
Components are of two types
Cofiguration
Modules





Idle listen:receive:send = 1:1.05:1.4

Energy Consumption

Key to Low Duty Cycle Operation:
Sleep – majority of the time
Wakeup – quickly start processing
Active – minimize work & return to sleep

Design Principles

The mote revolution: Low Powr Wireless Sensor Network Devices, Hot Chips 2004

Energy is the most valuable resource
All components must support low power modes (sleep)
Low Duty cycle operation
Duty cycle - The proportion of time during which a device is operated
Get job done quickly and go to sleep!

Power Optimization

Events

Commands

Internal Tasks

Internal State

Messaging Component

Component has:
Frame (storage)
Tasks: computation
Interface:
Command
Event
Frame: static storage model - compile time memory allocation (efficiency)
Command and events are function calls (efficiency)

TinyOS Component Model

[TinyOS_4]

Hardware Abstractions

Main (includes Scheduler)

Application (User Components)

Communication

Sensing

Actuating

Communication

Application = scheduler + graph of components
Compiled into one executable
Event-driven architecture
Single shared stack
No kernel/user space differentiation

Tiny OS Overview

Application
Component

Application
Component

Application
Component

TinyOS

Scheduler

…….

COMM .

I/O

NO Kernel
Direct hardware manipulation
NO Process management Only one process on the fly.
NO Virtual memory Single linear physical address space
NO Dynamic memory allocation Assigned at compile time
NO Software signal or exception Function Call instead


Goal: to strip down memory size and system overhead.

Overview

I am exploring you

Thank You 


1. Efficient Memory safety for TinyOS
- Applications are distributed and concurrent.
- Hardware-based memory protection in unavailable.
- Array & Pointer errors should be corrected before they can corrupt RAM.

2. TOSSTI
- Saving Time and Energy in TinyOS with Software Thread Integration.
- Integrated tasks finish 17.7% faster, reducing application active time (and hence application energy) by 6.3%.

3. Expanding the Application Programming Interface (API) of the TinyOS library.

4. Backwards Compatibility of TinyOS 2.x.


Research Areas and Future of TinyOS

Bugs in TinyOS

TinyOS – earliest OS –Still used as benchmark for newer OS.

But needs to be replaced. WHY?
TinyOS 1.x
-Components once linked, can’t be updated without re-linking whole thing.
- No Threads- Event driven model : Buffers can overflow while waiting for long running task to complete.
- All memory preallocated.
- Designed with Mica Platform. Doesn’t support newer Platforms.

TinyOS 2.x
-TinyOS 2.x is not backward compatible.
-Many protocols available on TinyOS 1.x, but not on TinyOS 2.x.




Communicating with PC

1. BaseStation
2. Listen and
Message Interface
Generator (MIG)
3. BlinkToRadio


To detect abnormal voltage fluctuations in brain caused by:
Epilepsy
Coma
Stroke
Sleep disorders


Early help can be initiated.

EEG Signals

5. A TinyOS-based wireless neural interface





On Great Duck Island.

35 Node Network.

To monitor the presence of Leach’s Storm Petrels in their underground burrows-monitored Light, Temp, Humidity,Pressure.

Ideal test bed to test such sensor system’s OS.

TinyOS ran for 2 months unattended whereas Linux failed every 2-4 days.





Practical Application-Habitat Monitoring

Viewing Live topology
Dynamic control of sensor nodes:
-Energy consumption
-The sampling period
- Radio duty cycle.

GUI Dashboard

No support for sensing thresholds,
network queries, node localization, energy consumption estimation. Only puts to sleep and control sampl. period .

Basic
visualization with no features for remote network control.


Mviz Surge Octopus

Visualized with
a
dedicated
GUI

Forwards to PC

Broadcast their sensor readings to a basestation node

Broadcast their sensor readings to a basestation node

More Sophisticated

Data Acquisition

Sense Oscilloscope

YES

Forward the reading to BS

Node with highest reading change estimates target position

Broadcast the reading to neighbours

NO

Reading changed significantly?

Each mote
periodically samples its magnetometer

Goal :To Detect, Localise and Track an object moving through Sensor field

Practical Application-
Object Tracking Application (OTA)

TinyOS is especially useful for microcontroller-based devices that have sensors and/or net

Kết quả (Việt) 1:

Kiến trúc hệ điều hành nhỏPhiên mã de nhỏ kiến trúc hệ điều hànhChúng tôi có một tomorrowe presdentationHy vọng sẽ làm việc cả đêmChúng tôi đang trong khối Dkhông phải là tuyệt vời nàyVì vậy, ít gạchKiến trúc hệ điều hành nhỏ Cấu hình và các mô-đunTất cả các mã TinyOS, được viết bằng nesC; C với một số tính năng bổ sung ngôn ngữ cho các thành phần và concurrency.NesC ứng dụng bao gồm 'thành'.Thành phần định nghĩa hai loại dò.Nó cung cấp và sử dụng giao diện.Các thành phần của hai loạiCofiguration Mô-đunCheá ñoä chôø nghe: nhận: gửi = 1:1.05:1.4Tiêu thụ năng lượngChìa khóa để thấp Duty chu kỳ hoạt động:Giấc ngủ-đa số thời gianKhi thức dậy-nhanh chóng bắt đầu chế biếnHoạt động-giảm thiểu công việc & quay về ngủNguyên tắc thiết kếMote cuộc cách mạng: thấp Powr không dây cảm biến thiết bị mạng, nóng chip 2004Năng lượng là nguồn lực có giá trị nhấtTất cả các thành phần phải hỗ trợ chế độ năng lượng thấp (ngủ)Thấp Duty chu kỳ hoạt độngNhiệm vụ chu kỳ - tỷ lệ thời gian mà một thiết bị được điều hànhCó được việc làm một cách nhanh chóng và đi ngủ đi!Tối ưu hóa năng lượngSự kiệnLệnhCông việc nội bộNội bộ nhà nướcNhắn tin thành phầnThành phần này có:Khung hình (lưu trữ)Nhiệm vụ: tính toánGiao diện: Chỉ huy Tổ chức sự kiệnKhung: mô hình tĩnh lí - cấp phát bộ nhớ thời gian biên dịch (hiệu quả)Chỉ huy và các sự kiện là gọi chức năng (hiệu quả)Mô hình thành phần TinyOS[TinyOS_4]Phần cứng AbstractionsChính (bao gồm Scheduler)Ứng dụng (người dùng thành phần)Thông tin liên lạcCảm biếnActuatingThông tin liên lạcỨng dụng = scheduler + đồ thị thành phầnBiên soạn thành một tập tin thực thi Sự kiện-driven kiến trúcDuy nhất ngăn xếp được chia sẻKhông có sự khác biệt space hạt nhân/người sử dụngTổng quan về hệ điều hành nhỏỨng dụngThành phầnỨng dụngThành phầnỨng dụngThành phầnTinyOSLập lịch biểu…….COMM.I/OKhông có hạt nhân Thao tác trực tiếp phần cứngKhông có quy trình quản lý các quá trình chỉ có một trên bay.Không có bộ nhớ ảo không gian địa chỉ vật lý tuyến tính Không có phân bổ bộ nhớ năng động Assigned tại thời gian biên dịchKhông có tín hiệu phần mềm hoặc ngoại trừ chức năng gọi thay thếMục tiêu: để dải xuống trên cao kích thước và hệ thống bộ nhớ.Tổng quanTôi đang khám phá bạnCảm ơn bạn 1. hiệu quả an toàn bộ nhớ cho TinyOS-Ứng dụng được phân phối và đồng thời.-Phần cứng dựa trên bộ nhớ bảo vệ không sẵn dùng.-Mảng và con trỏ lỗi nên được sửa chữa trước khi họ có thể hỏng bộ nhớ RAM.2. TOSSTI-Tiết kiệm thời gian và năng lượng trong TinyOS với các phần mềm chủ đề hội nhập.-Tích hợp nhiệm vụ kết thúc 17,7% nhanh hơn, giảm thời gian hoạt động ứng dụng (và vì thế ứng dụng năng lượng) bởi 6,3%. 3. mở rộng các ứng dụng lập trình giao diện (API) của thư viện TinyOS.4. ngược khả năng tương thích của TinyOS 2.x.Lĩnh vực nghiên cứu và tương lai của TinyOSLỗi trong TinyOSTinyOS-hệ điều hành sớm nhất-vẫn còn được sử dụng như là điểm chuẩn cho hệ điều hành mới hơn.Nhưng cần phải được thay thế. Tại sao? TinyOS 1.x -Các thành phần liên kết một lần, không thể được cập nhật mà không cần tái kết nối toàn bộ điều.-Không có mô hình chủ đề - sự kiện hướng: bộ đệm có thể tràn trong khi chờ đợi lâu dài chạy nhiệm vụ để hoàn thành.-Tất cả bộ nhớ preallocated.-Thiết kế với nền tảng Mica. Không hỗ trợ nền tảng mới hơn.TinyOS 2.x -TinyOS 2.x là không tương thích.-Nhiều giao thức có sẵn trên TinyOS 1.x, nhưng không phải trên TinyOS 2.x.Giao tiếp với máy tính1. BaseStation2. lắng nghe vàGiao diện tin nhắn Máy phát điện (MIG) 3. BlinkToRadioĐể phát hiện các bất thường áp dao động trong não gây ra bởi:Bệnh động kinhHôn mêĐột quỵRối loạn giấc ngủGiúp đỡ sớm có thể được bắt đầu.EEG tín hiệu5. một TinyOS dựa trên thần kinh giao diện không dây Trên đảo Great vịt.35 nút mạng.Để theo dõi sự hiện diện của Leach của cơn bão Petrels ở đất của burrows-theo dõi ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, áp lực.Giường lý tưởng thử nghiệm để thử nghiệm hệ điều hành như hệ thống cảm biến.TinyOS chạy trong 2 tháng không cần giám sát trong khi Linux đã thất bại mỗi 2-4 ngày.Thực hành ứng dụng-Habitat giám sátXem cấu trúc liên kết trực tiếpNăng động kiểm soát của các nút cảm biến:-Lượng tiêu thụ-Thời gian lấy mẫu-Các chu kỳ nhiệm vụ đài phát thanh.Giao diện bảng điều khiểnKhông hỗ trợ cảm biến ngưỡng,mạng truy vấn, nội địa hóa nút, năng lượng tiêu thụ dự toán. Chỉ đặt để ngủ và điều khiển sampl. khoảng thời gian.Cơ bảnkiểu trực quan với không có tính năng điều khiển mạng từ xa.Mviz tăng bạch tuộcHình tượng vớimột chuyên dụng GUIChuyển tiếp vào máy tínhPhát sóng của bài đọc cảm biến một nút basestation Phát sóng của bài đọc cảm biến một nút basestation Nhiều hơn nữa tinh viThu thập dữ liệuMáy hiện sóng ý nghĩaCóMong được đọc BSƯớc tính nốt cao nhất đọc thay đổi vị trí mục tiêuPhát sóng đọc cho những người hàng xómKhôngĐọc thay đổi đáng kể?Mỗi moteđịnh kỳ lấy mẫu từ kế của mìnhMục tiêu: để phát hiện, Localise và theo dõi đối tượng di chuyển qua lĩnh vực cảm biếnỨng dụng thực tế-Đối tượng theo dõi ứng dụng (OTA) TinyOS là đặc biệt hữu ích cho vi điều khiển dựa trên các thiết bị có bộ cảm biến và/hoặc net

Kết quả (Việt) 2:

TINY OS Kiến trúc Transcription de Kiến trúc hệ điều hành TINY Chúng tôi có một tomorrowe presdentation Hy vọng sẽ làm việc cả đêm Chúng tôi đang trong D Block isnt này lớn Vì vậy, ít gạch TINY OS Kiến trúc Cấu hình và Modules Tất cả các mã TinyOS, được viết bằng nesC; C với một số tính năng ngôn ngữ bổ sung . cho các thành phần và đồng thời NesC ứng dụng bao gồm các 'thành phần'. Thành phần định nghĩa hai loại phạm vi. Nó cung cấp và sử dụng giao diện. các thành phần là hai loại cofiguration Modules Nhàn rỗi nghe: nhận: gửi = 1: 1,05: 1,4 tiêu thụ năng lượng chính để Low Chu kỳ nhiệm vụ hoạt động: ngủ - đa số thời gian Wakeup - nhanh chóng bắt đầu xử lý hoạt động - giảm thiểu công việc và trở về ngủ nguyên tắc thiết kế các cuộc cách mạng vi trần: powr Wireless thấp Sensor thiết bị mạng, Chips Hot 2004 năng lượng là nguồn tài nguyên có giá trị nhất Tất cả các thành phần phải hỗ trợ thấp chế độ năng lượng (ngủ) Duty thấp chu kỳ hoạt động chu kỳ Duty - tỷ lệ thời gian mà một thiết bị được vận hành công việc Nhận thực hiện nhanh chóng và đi ngủ! Power Optimization Sự kiện lệnh nội Nhiệm vụ Nhà nước nội bộ Tin nhắn Hợp phần Hợp phần có: frame (lưu trữ) Nhiệm vụ: tính giao diện: lệnh tổ chức sự kiện frame: mô hình lưu trữ tĩnh - biên dịch bộ nhớ phân bổ thời gian (hiệu quả) chỉ huy và các sự kiện là các cuộc gọi chức năng (hiệu quả) TinyOS Component mẫu [TinyOS_4] phần cứng Abstractions chính (bao gồm Scheduler) ứng dụng (User Components) Truyền thông Sensing gạt Truyền thông ứng dụng = Scheduler + đồ thị của các thành phần biên soạn thành một thực thi kiến trúc tổ chức sự kiện-driven Độc chồng chia sẻ Không hạt nhân / người sử dụng không gian khác biệt Tiny OS Tổng quan về ứng dụng phần ứng dụng phần ứng dụng phần TinyOS Scheduler ....... COMM. I / O NO kernel thao tác phần cứng trực tiếp NO Quy trình quản lý chỉ có một quá trình trên bay. NO bộ nhớ ảo đơn tuyến tính không gian địa chỉ vật lý NO động cấp phát bộ nhớ được chỉ định tại thời gian biên dịch NO tín hiệu phần mềm hoặc ngoại lệ Chức năng cuộc gọi thay vì mục tiêu: dải xuống kích thước bộ nhớ và hệ thống trên không. Tổng quan tôi đang khám phá bạn cảm ơn  1. An toàn bộ nhớ hiệu quả cho TinyOS - Các ứng dụng được phân phối và đồng thời. - Phần cứng dựa trên bảo vệ bộ nhớ trong không có. - Mảng & Pointer lỗi phải được sửa chữa trước khi họ có thể RAM bị hỏng. 2. TOSSTI - Tiết kiệm thời gian và năng lượng trong TinyOS với tích hợp phần mềm chủ đề. - Tích hợp các nhiệm vụ hoàn thành 17,7% nhanh hơn, giảm thời gian hoạt động ứng dụng (và do đó năng lượng ứng dụng) 6,3%. 3. Mở rộng giao diện lập trình ứng dụng (API) của thư viện TinyOS. 4. Ngược Khả năng tương thích của TinyOS 2.x. Lĩnh vực nghiên cứu và tương lai của TinyOS Bugs trong TinyOS TinyOS - OS sớm -Still sử dụng như là điểm chuẩn cho hệ điều hành mới hơn. Tuy nhiên, cần phải được thay thế. ? TẠI SAO TinyOS 1.x -Components khi liên kết, không thể được cập nhật mà không cần kết nối toàn bộ điều. - Không Threads- mô hình hướng sự kiện: Bộ đệm có thể tràn trong khi chờ đợi nhiệm vụ chạy dài để hoàn thành. - Tất cả bộ nhớ preallocated. - Thiết kế với Mica Platform. Không hỗ trợ nền tảng mới. TinyOS 2.x -TinyOS 2.x không tương thích ngược. Giao thức -Nhiều sẵn trên TinyOS 1.x, nhưng không phải trên TinyOS 2.x. Giao tiếp với máy tính 1. Basestation 2. Lắng nghe và tin nhắn Interface Generator (MIG) 3. BlinkToRadio Để phát hiện dao động điện áp bất thường trong não gây ra bởi: Epilepsy Coma Stroke rối loạn giấc ngủ . Giúp đỡ sớm có thể được bắt đầu tín hiệu EEG 5. Một không dây giao diện thần kinh TinyOS dựa trên Đảo Vịt lớn. 35 Node mạng. Để theo dõi sự hiện diện của Storm Petrels Leach trong lòng đất hang-theo dõi ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất. Giường thử nghiệm lý tưởng để thử nghiệm hệ điều hành hệ thống cảm biến của như vậy. TinyOS chạy 2 tháng không cần giám sát trong khi Linux đã thất bại mỗi 2-4 ngày. thực tế ứng dụng-Habitat Giám sát Xem trực topo kiểm soát động của các nút cảm biến: tiêu thụ -Energy -Các thời gian lấy mẫu . - radio chu kỳ nhiệm vụ Dashboard GUI Không hỗ trợ cho các ngưỡng cảm biến, các truy vấn mạng, nội địa hóa nút, ước lượng tiêu thụ năng lượng. Chỉ đưa vào giấc ngủ và kiểm soát sampl. thời kỳ. cơ bản trực quan không có tính năng điều khiển từ xa qua mạng. Mviz Surge Octopus hình tượng với một chuyên dụng GUI Chuyển tiếp tới PC Broadcast cảm biến của họ đến một nút basestation Phát sóng cảm biến của họ đến một nút basestation tinh vi hơn Data Acquisition Sense Oscilloscope YES Chuyển tiếp bài đọc BS Node với vị trí mục tiêu ước tính thay đổi đọc cao nhất phát sóng các bài đọc hàng xóm NO Reading thay đổi đáng kể? Mỗi mote kỳ mẫu từ kế của nó mục tiêu: Phát hiện, Localise và theo dõi một đối tượng di chuyển qua lĩnh vực cảm biến thiết thực dành cho ứng dụng Object Tracking ứng dụng (OTA) TinyOS là đặc biệt hữu ích cho các thiết bị vi điều khiển dựa trên cảm biến có và / hoặc net