Линец Г.И. Лекции по системам реального времени - файл n1.doc

Линец Г.И. Лекции по системам реального времени
скачать (1313.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1314kb.01.06.2012 07:33скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   44
ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ»
СОДЕРЖАНИЕ


Тема 1. Аппаратно-программные средства и комплексы реального времени 2

Лекция 1.1. Определение и основные особенности систем реального времени 2

Лекция 1.2. Классы систем реального времени 13

Тема 2. Устройства связи с объектом 25

Лекция 2.1. Методы и средства обработки асинхронных событий 25

Лекция 2.2. Управление задачами 35

Лекция 2.3. Управление системными ресурсами 44

Лекция 2.4. Управление оперативной памятью 52

Тема 3. Операционные системы реального времени 73

Лекция 3.1. Архитектура систем реального времени 73

Лекция 3.2 Механизмы синхронизации и взаимодействия процессов 83

Лекция 3.3. Механизмы защиты ресурсов 92

Лекция 3.4. Обмен информацией между процессами 99

Лекция. 3.5. Операционные системы реального времени для интеллек­туальных информационных систем 104

Лекция 3.6. Операционные системы реального времени OS-9 и VxWorks 114

Лекция 3.7. Сетевая операционная система реального времени QNX 122

Тема 4. Особенности программирования систем реального времени 134

Лекция 4.1. Методы программирования в реальном времени. 134

Лекция 4.2. Языки программирования реального времени 142

Лекция 4.3. Программирование асинхронной и синхронной обработки дан­ных 148

Тема 5. Проектирование систем реального времени 156

Лекция 5.1. Методика комплексного проектирования и отладки систем реального времени 156

Лекция 5.2. Аппаратные средства поддержки проектирования и отладки систем реального времени 162

Тема 1. Аппаратно-программные средства и комплексы реального времени

Лекция 1.1. Определение и основные особенности систем реального времени

1. Определение систем реального времени.

2. Требования, предъявляемые к системам реального времени.

3. Основные области применения систем реального времени.

4. Аппаратурная среда систем реального времени.

1. Определение систем реального времени

Существует несколько определений систем реального времени (СРВ) (real time operating systems (RTOS)), большинство из которых противоречит друг другу. Приведем некоторые из них, чтобы продемонстрировать раз­личные взгляды на назначение и основные задачи СРВ:

1. Системой реального времени называется система, в которой успеш­ность работы любой программы зависит не только от ее логической пра­вильности, но и от времени, за которое она получила результат. Если вре­менные ограничения не удовлетворены, то фиксируется сбой в работе систем.

Таким образом, временные ограничения должны быть гарантированно удовлетворены. Это требует от системы быть предсказуемой, то есть вне за­висимости от своего текущего состояния и загруженности выдавать нужный результат за требуемое время. При этом желательно, чтобы система обеспе­чивала как можно больший процент использования имеющихся ресурсов.

Примером задачи, где требуется СРВ, является управление роботом, берущим деталь с ленты конвейера. Деталь движется, и робот имеет лишь небольшое временное окно, когда он может ее взять. Если он опоздает, то деталь уже не будет на нужном участке конвейера, и, следовательно, работа не будет сделана, несмотря на то, что робот находится в правильном месте. Если он позиционируется раньше, то деталь еще не успеет подъехать, и он заблокирует ей путь.

Другим примером может быть космический аппарат, находящийся на автопилоте. Сенсорные серводатчики должны постоянно передавать в управ­ляющий компьютер результаты измерений. Если результат какого-либо из­мерения будет пропущен, то это может привести к недопустимому несоот­ветствию между реальным состоянием систем космического аппарата и ин­формацией о нем в управляющей программе.

Различают сильное (hard) и слабое (soft) требование реального време­ни. Если запаздывание программы приводит к полному нарушению работы управляемой системы, то говорят о сильном реальном времени (жесткие СРВ). Если же запаздывание ведет только к потере производительности, то говорят о слабом реальном времени (мягкие СРВ). Большинство программ­ного обеспечения ориентировано на слабое реальное время, а задача хоро­шей СРВ - обеспечить уровень безопасного функционирования системы, да­же если управляющая программа никогда не закончит своей работы.

2. Стандарт POSIX 1003.1 определяет СРВ следующим образом: «Ре­альное время в операционных системах - это способность операционной сис­темы обеспечить требуемый уровень сервиса в заданный промежуток време­ни».

3. Иногда системами реального времени называют системы постоян­ной готовности (on-line системы), или «интерактивные системы с достаточ­ным временем реакции». Обычно это делают фирмы-производители по мар­кетинговым соображениям. Если интерактивную программу называют рабо­тающей в реальном времени, то это означает, что она успевает обрабатывать запросы от человека, для которого задержка в сотни миллисекунд даже неза­метна.

4. Часто понятие «система реального времени» отождествляют с поня­тием «быстрая система». Это не всегда правильно. Время задержки реакции СРВ на событие не так уж важно (оно может достигать нескольких секунд). Главное, чтобы это время было достаточно для рассматриваемого приложения и гарантированно. Часто алгоритм с гарантированным временем работы менее эффективен, чем алгоритм, таким свойством не обладающий. Напри­мер, алгоритм «быстрой» сортировки (quicksort) в среднем работает значи­тельно быстрее многих других алгоритмов сортировки, но его гарантирован­ная оценка сложности значительно хуже.

5. Во многих важных сферах приложения СРВ вводятся свои понятия «реального времени». Так, процесс цифровой обработки сигнала называют идущим в «реальном времени», если анализ (при вводе) и/или генерация (при выводе) данных может быть проведен за то же время, что и анализ и/или ге­нерация тех же данных без цифровой обработки сигнала.

Например, если при обработке аудио данных требуется 2,01 секунды для анализа 2,00 секунды звука, то это не процесс реального времени. Если же требуется 1,99 секунды, то это процесс реального времени. Исходя из выше сказанного, дадим определение системы реального времени в следую­щей интерпретации.

Определение. Система реального времени реагирует в предсказуемое время на непредсказуемое появление внешних событий.

Это определение предъявляет к системе вполне определенные
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   44


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации