4

6.Список использованных литературных и Интернет – источников. В плюс

автору реферата идёт использование не только русскоязычных, но и иноязычных (преимущественно англоязычных) источников. По всем темам рефератов объём полезного материала на английском языке значительно больше, чем на русском. Для облегчения поиска материалов во всемирной паутине формулировки некоторые темы рефератов содержат соответствующие англоязычные термины.

Дополнительные требования к содержанию реферата:

7.Некоторые темы рефератов имеют отношения не только к системам реального времени, но и к компьютерным системам в целом. Задача автора

вэтом случае состоит в том, чтобы выделить именно те аспекты, которые относятся к системам реального времени, и внятно изложить их в реферате. Размещение в реферате сведений, не относящихся к системам реального времени и не служащих раскрытию аспектов рассматриваемой темы в применении к таким системам, будет считаться “водой”, налитой

вреферат для увеличения его объёма, и пойдёт в минус автору реферата.

8.Автор должен отвечать за любое слово и любую фразу реферата и разобраться во всём, что он в реферат поместил. Если при приёмке реферата обнаружится, что автор не понимает, о чём в какой-то части реферата написано, это пойдёт в большой минус автору реферата.

9.Не должно быть совпадающих рефератов, сданных от имени разных студентов. Если будут обнаружены рефераты, степень сходства которых высока, они не будут зачтены, а авторы будут предложены новые темы.

1.2.Формы представления реферата

1.Реферат сдаётся в двух видах: а) в виде твёрдой копии на бумаге; б) в виде соответствующего файла или файлов, если к реферату прилагаются программы-иллюстрации.

2.Оформление реферата. Содержащий реферат документ текстового процессора (например, MS Word’а) должен включать:

−титульный лист по прилагаемому образцу (см. на с.11),

−оглавление (содержание) на отдельном листе,

−основной текст,

−список использованных источников.

Основной текст реферата должен быть чётко разбит на рубрики с соответствующей нумерацией заголовков. Размер шрифта основного текста – 14 пт., межстрочный интервал – одинарный. Поля страниц документа

5

(при книжной ориентации): левое 25 мм, верхнее и нижнее 20 мм, правое 15 мм. Нумерация страниц документа вверху по центру.

3.Защита реферата.Представляя реферат преподавателю, студент должен уметь устно ответить на любой вопрос по содержанию реферата и, если в реферате имеются коды программ, практически запустить программы на компьютере. Окончательная оценка реферата производится преподавателем по результатам его защиты.

6

2.ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ

1)Классификация систем реального времени (СРВ, real-time systems) (по строгости временных ограничений, скорости работы, необходимости использования / неиспользования специализированного ПО, объединения/разделения машины разработки (host)/ машины выполнения (target), … ).

2)Классификация операционных систем реального времени (Real-Time OS), конкретные представители каждого из классов, их характеристики.

3)Языки программирования (ЯП) реального времени (Real-Time Programming Languages).

4)Основные свойства и характеристики систем реального времени.

5)Java реального времени (real-time Java).

6)Компоненты программирования реального времени современных версий ЯП Ада

(Ada).

7)Стандарты и профили семейства POSIX, относящиеся к ОС реального времени.

8)Основные типы архитектур операционных систем реального времени (ОС РВ, Real-Time Operating Systems - RTOS).

9)Виды диспетчеризации (scheduling) задач в ОС РВ.

10)Конкретные примеры систем реального времени

11)Встроенные (embedded) системы реального времени. Конкретные примеры.

12)Методология и критерии сравнения ОС РВ.

13)Важнейшие временные характеристики ОС РВ.

14)Реализация многозадачности в форме процессов. POSIX API для создания, управления поведением и завершения процессов.

15)Реализация многозадачности в форме потоков. POSIX API для создания, управления поведением и завершения потоков (POSIX threads).

16)ОС РВ VxWorks.

17)ОС РВ QNX Neutrino

18)Комплект разработчика ПО РВ QNX Momentics.

19)ОС РВ OS-9 (OS-9000).

20)ОС РВ LynxOS.

21)Назначение и использование мьютексов (мутекс, mutex). POSIX API для работы с мьютексами.

22)Виды POSIX-мьютексов. Особенности использования каждого из видов. Чем мьютексы отличаются от семафоров?

23)Назначение и использование семафоров (semaphore). POSIX API для работы с семафорами.

24)Виды семафоров. Особенности использования каждого из видов. Чем семафоры отличаются от мьютексов?

25)Проблема инверсии приоритетов (priority inversion). Способы влияния на неё.

7

26)Примеры серьёзных отказов и катастроф систем реального времени из-за ошибок в ПО и их причины.

27)Назначение и использование условных переменных (conditional variables). POSIX API для работы с условными переменными.

28)Решение задачи взаимоисключающего (mutual exclusive) доступа к разделяемому ресурсу (shared resource) на основе разделяемых переменных-флагов. Проблемы и решения.

29)Наследование приоритета (priority inheritance). Назначение и варианты реализации в ОС РВ и ЯП.

30)Протокол граничного приоритета (priority ceiling protocol). Назначение и варианты реализации в ОС РВ и ЯП.

31)Понятие приоритета потока (thread priority), виды приоритетов и роль приоритета в функционировании программ реального времени.

32)Адаптивная декомпозиция (Adaptive Partitioning) в многозадачной среде реального времени. Назначение, возможности, API применительно к QNX Neutrino.

33)Клоны Linux реального времени. Возможности, основные характеристики, сферы применения.

34)Сферы применения и конкретные примеры внедрения ОС РВ QNX (QNX2, QNX4,

QNX6=Neutrino).

35)Частотно-монотонное планирование и частотно-монотонный анализ (Rate Monotonic Scheduling-RMS/Analisys-RMA). Модель набора задач, суть алгоритма. Достаточное условие планируемости (scheduling) (теорема №1) множества задач по RMS. Конкретные примеры.

36)Необходимое и достаточное условие планируемости (scheduling) (теорема №2) множества задач по RMS. Конкретные примеры.

37)Классификация задач в системах реального времени по периодичности. Примеры.

38)Временные характеристики задачи (deadline, …) и набора задач в системах реального времени.

39)Модель набора задач и основы диспетчеризации по алгоритму DMS (Deadline Monotonic Scheduling/Analisys).

40)Концепция POSIX-сигналов (POSIX signals) в операционных системах РВ. Назначение и использование сигналов, API.

41)POSIX-сигналы реального времени. Назначение, отличие от обычных сигналов, API.

42)Средства синхронизации потоков (synchronization primitives) по стандартам POSIX. Сравнительная характеристика и сферы использования.

43)Средства обмена данными (Inter Process Communication - IPC) между потоками (процессами) по стандартам POSIX. Сферы применения, сравнительная характеристика.

44)Основные виды программных таймеров (software timers) по стандартам POSIX и аппаратные компоненты, лежащие в основе их функционирования.

45)Виды программных периодических (periodic timer) таймеров по стандартам POSIX, API

испособы их использования.

8

46)Функции стандартов семейства POSIX для отсчёта системного и календарного (system, calendar) времени и интервалов времени. Соответствующие структуры данных.

47)Программные таймеры “сна” (sleep() и т.п.) по стандартам POSIX и их использование.

48)Функции микроядра (microkernel) ОС РВ QNX Neutrino.

49)Архитектура ОС РВ QNX Neutrino.

50)Операционная система Digital Unix – архитектура и средства реального времени.

51)Уровни соответствия операционных систем требованиям стандартов POSIX (POSIX compliance, …). Классификация и конкретные примеры.

52)Очереди сообщений POSIX (POSIX Message Queues). Назначение, API, примеры использования.

53)Встраиваемые (embedded) ОС РВ. Конкретные образцы, сферы использования, конкретные примеры.

54)Циклическое (static cyclic scheduling, off-line, time-based, Cyclic Executive) планирова-

ние задач реального времени.

55)Способы проверки планируемости (schedulability tests) набора задач по алгоритму частотно-монотонного планирования (RMS).

56)Экспертные системы реального времени (real-time expert systems).

57)Многообразие семантики терминов “реальное время” и “система реального времени” и конкретные примеры использования этих терминов с разным семантическим содержанием.

58)Программные системы проектирования ПО реального времени на основе UML.

59)Назначение, основные возможности и сферы использования Real-Time CORBA.

60)Промышленные сети и протоколы (fieldbus) - используемые для связывания между собой компьютеров с другими компьютерами, датчиками и исполнительными устройствами в промышленных системах управления и автоматизации.

61)Решение задачи конкурентного программирования (Concurrent Programming) “чита- тели-писатели” (readers – writers problem) с помощью примитива синхронизации

“блокировка чтения-записи” (readers/writers lock).

62)Решение задачи конкурентного программирования (Concurrent Programming) “чита- тели-писатели” (readers – writers problem) с помощью примитива синхронизации се-

мафор (semaphore).

63)Типичные задачи конкурентного программирования (Concurrent Programming typical/classical synchronization problems) (взаимоисключающий доступ к критической секции critical section – critical section mutual exclusive access, производитель-

потребитель – producer-consumer, …) и их решение с помощью примитивов синхрони-

зации (synchronization primitives) по стандартам POSIX.

64)Причины появления тупиков (deadlocks) в многозадачных программах реального времени, способы недопущения возникновения тупиков и устранения их последствий.

65)Программные потоки (нити) по стандартам POSIX (POSIX threads). Состояния потоков, передача потоку данных при его создании, возврат данных при завершении потока.

9

66)Атрибуты программных POSIX-потоков (POSIX thread attributes). API задания и управления атрибутами.

67)Принудительное завершение потоков (thread cancellation) изнутри и извне. Точки за-

вершения (cancellation points). Соответствующий API.

68)“Реактивные” системы (reactive systems) как вид систем реального времени. Назначение, основные характеристики, сферы использования, конкретные примеры.

69)Событийно-управляемые (event driven) системы реального времени. Назначение, основные характеристики, сферы использования, конкретные примеры.

70)Time Triggered Architecture и Time-Triggered Protocol.

71)Switch-технология разработки ПО “реактивных” систем.

72)Средства и возможности проектирования систем реального времени в средах пакетов графического программирования National Instruments LabVIEW и MathWorks Real-

Time WorkShop.

73)Решение задачи конкурентного программирования “производитель-потребитель”

(producer-consumer) с помощью примитива синхронизации семафор (semaphore).

74)Решение задачи конкурентного программирования “ограниченный буфер” (bounded buffer) с помощью примитива синхронизации “условная переменная” (condition variable).

75)Решение задачи конкурентного программирования “обедающие философы” (dining philosophers) с помощью примитива синхронизации семафор (semaphore).

76)Решение задачи конкурентного программирования “обедающие философы” (dining philosophers) с помощью примитива синхронизации “условная переменная”(condition variable).

77)Решение задачи конкурентного программирования “спящий брадобрей” (sleeping barber) с помощью примитива синхронизации семафор (semaphore).

78)Причины невозможности использования ОС Windows NT в качестве ОС реального времени.

79)Операционные системы линейки MS Windows, пригодные для использования в системах реального времени, их характеристики и сферы использования.

80)СУБД и базы данных реального времени (Real-Time Databases). Особенности, конкретные примеры, сферы применения.

81)Расширения для ОС Windows, обеспечивающие возможность работы ПО в реальном времени.

82)Отказоустойчивые (fault-tolerant) системы реального времени. Основы архитектуры и принципы построения, основные характеристики, конкретные примеры.

83)Системы реального времени высокой готовности (или высокой доступности) (High Availability Systems). Основы архитектуры и принципы построения, основные характеристики, конкретные примеры.

84)Автоматное программирование систем реального времени.

85)Использование POSIX-сигналов для синхронного (synchronous) взаимодействия программных потоков. Соответствующий API.

10

86)Использование POSIX-сигналов для aсинхронного (asynchronous) взаимодействия программных потоков. Соответствующий API.

87)Характеристики пула потоков ОС QNX Neutrino и соответствующий API.

88)SMP и многоядерная архитектуры в системах реального времени.

89)Сходство и различие алгоритмов планирования выполнения потоков/процессов в ОС общего назначения и ОС реального времени.

90)Средства POSIX API для синхронного взаимодействия (Synchronous IPC) программных потоков.

91)Средства POSIX API для асинхронного взаимодействия (Asynchronous IPC) программных потоков.

92)Технологические расширения (Technology Development Kit -TDK) ОС QNX Neutrino.

93)Инструментальные средства разработчика ОС QNX Neutrino. Сходства и отличия от средств других ОС.

94)Назначение и сферы использования языков программирования МЭК-61131-3 и средства их поддержки в ОС QNX Neutrino.

95)Программируемые логические контроллеры (ПЛК, PLC) как компьютерный компонент систем управления. Возможности, основы архитектуры, средства коммуникации, типичные сферы применения, API и средства программирования, конкретные примеры.

96)Требования стандарта POSIX на время срабатывания одноразового таймера. Проблемы при циклическом использовании одноразового таймера.

97)Особенности работы периодического таймера в зависимости от соотношения заданного периода таймера и тика системных часов.

98)Защищённые системы реального времени на базе ОС РВ QNX 4 (изделия КПДА.0000201, КПДА.00002-02 фирмы “СВД встраиваемые системы” http://www.kpda.ru/). Назначение и свойства этих систем.

99)Использование ОС РВ для ответственных применений в авионике. Нормативные документы для таких систем (стандарты DO-178,ARINC 653,ГОСТР ИСО/МЭК 51904-2002, …). Примеры применения конкретных ОС (LynxOS, QNX Neutrino, …).

100)Состояние гонок (Race Condition) в многозадачных программах. Причины и условия возникновения, способы устранения негативных последствий, конкретные примеры.

101)Диспетчеризация спорадических задач. Сервер спорадических процессов (спорадический сервер, Sporadic Server). Деферабельный сервер (deferrable server).

102)Промышленная сеть CAN.

103)Промышленная сеть MODBUS.

104)Промышленная сеть Profibus.

105)Промышленный Ethernet.

106)Управление доступом к памяти в ОС РВ.

107)Precision Time Machines (PRET) architecture.

108)IEEE-1588 Precision Time Protocol (PTP).

109)Шина RapidIO.