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Tipo: TCC
Título: Análise do desempenho de sistemas operacionais de tempo real para dispositivos IoT no contexto Multi-core
Autor(es): Vieira, Marcos Antonio Moreira
Orientador: Braga, André Ribeiro
Palavras-chave em português: sistemas operacionais de tempo real;multiprocessamento simétrico;internet das coisas;benchmarking
CNPq: CNPQ: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
Data do documento: 2026
Citação: VIEIRA, Marcos Antonio Moreira. Análise do desempenho de sistemas operacionais de tempo real para dispositivos IoT no contexto Multi-core. 2026. 47 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) - Campus de Quixadá, Universidade Federal do Ceará, Quixadá, 2026.
Resumo: Este trabalho avalia o desempenho de dois Real-Time Operating Systems / Sistemas Operacionais de Tempo Real (RTOSs) de código aberto, FreeRTOS e NuttX, na Raspberry Pi Pico (RP2040), comparando execução em single-core e em Symmetric Multiprocessing / Multiprocessamento Simétrico (SMP). O objetivo é verificar como decisões internas de sincronização do kernel afetam a escalabilidade em microcontroladores low-end multi-core. Para isso, implementamse três cenários complementares: execução de primitivas do kernel de forma isolada (para caracterizar custo estrutural em multi-core), um conjunto de cargas integradas que exercita serviços típicos do sistema e um cenário de contenção controlada em que tarefas concorrem pelo mesmo recurso. Em todos os testes, executa-se cada rotina em janelas temporais fixas, obtendo throughput por contagem de iterações, e registra-se o pico de uso de memória dinâmica (heap) como métrica complementar. Os resultados mostram comportamento semelhante em cargas predominantemente computacionais, porém diferenças marcantes quando o custo passa a ser dominado por escalonamento e sincronização. Em SMP, o FreeRTOS tende a perder desempenho com maior intensidade quando há entradas frequentes em região crítica, pois a proteção interna em multi-core pode serializar trechos de execução mesmo sem contenção explícita do mesmo objeto. Já o NuttX mantém boa escalabilidade em baixa contenção ao se beneficiar de caminhos rápidos em algumas operações, mas reduz gradativamente sua vantagem à medida que a contenção cresce e o caminho completo de sincronização é acionado com maior frequência. Observa-se também maior pico de heap no NuttX, compatível com a execução com mais serviços do sistema ativos durante os experimentos.
Abstract: This work evaluates the performance of two open-source RTOSs, FreeRTOS and NuttX, on the Raspberry Pi Pico (RP2040), comparing single-core and SMP execution. The goal is to assess how internal kernel synchronization decisions impact scalability on low-end multicore microcontrollers. Three complementary scenarios are implemented: isolated kernel primitives (to characterize structural overhead under multicore), integrated workloads exercising typical system services, and a controlled contention scenario in which tasks compete for the same shared resource. Each routine runs in fixed time windows, computing throughput by iteration counting, while peak dynamic memory usage (heap) is recorded as a complementary metric. Results show similar behavior for compute-bound workloads, but clear differences when scheduling and synchronization dominate the cost. Under SMP, FreeRTOS tends to degrade more sharply with frequent critical-section entries, since multicore protection may serialize execution even without explicit contention on the same kernel object. In contrast, NuttX preserves scalability under low contention by benefiting from fast paths in some operations, but gradually loses this advantage as contention increases and full synchronization paths are triggered more often. NuttX also reaches a higher peak heap usage, consistent with running with more system services enabled during the experiments.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85380
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/8634620147527139
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO-QUIXADÁ - Monografias

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