Вопрос 15.

Основные особенности ОСРВ, диктуемые необходимостью работы на промышленном ЭВМ.

Несмотря на наличие контроллера SCSI, обычно ОСРВ работает без дисковых накопителей, поскольку последние не удовлетворяют предъявляемым к системам реального времени требованиям по надежности, устойчивости к вибрации, габаритам и времени готовности после включения питания.

Плата помещается в специальный корпус (крейт), в котором разведены разъемы шины и установлен блок питания. Корпус обеспечивает надлежащий температурный режим, защиту от пыли и механических повреждений. В тот же корпус вставляются платы аналого-цифровых и/или цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и/или ЦАП) (analogtodigitaland/ordigitaltoanalogconverters, ADCand/orDAG), через которые осуществляется ввод/вывод управляющей информации, платы управления электромоторами и т.п. В тот же корпус могут вставляться другие такие же (или иные) промышленные компьютеры, образуя многопроцессорную систему.

Среди процессоров промышленных компьютеров доминируют процессоры семейств PowerPC (Motorola - IBM) и Motorola 68xxx (Motorola). Также присутствуют процессоры семейств SPARC (SUN), Intel 80x86 (Intel), ARM (ARM), Intel 80960x (Intel). При выборе процессора определяющими факторами являются получение требуемой производительности при наименьшей тактовой частоте, а, значит, и наименьшей рассеиваемой мощности, а также наименьшее время переключения задач и реакции на прерывания. Подчеркнем важность малой рассеиваемой мощности процессора с точки зрения получения высокой отказоустойчивости системы в целом, поскольку малый нагрев процессора позволяет обойтись без охлаждающего вентилятора, который является достаточно ненадежным механическим устройством.

Промышленные компьютеры используются для непосредственного управления промышленным или иным оборудованием. Они часто не имеют монитора и клавиатуры, и для взаимодействия с ними служат "обычные" компьютеры, соединенные с ними через последовательный порт (СОМ порт) или Ethernet.

Вопрос 16. Определения основных объектов ос. Механизмы взаимодействия процессов. Разделяемая память, семафоры, сигналы, почтовые ящики, события.

Межпроцессное взаимодействие - это тот или иной способ передачи информации из одного процесса в другой. Наиболее распространенными формами взаимодействия являются (не все системы поддерживают перечисленные ниже возможности):

1. Разделяемая память - два (или более) процесса имеют доступ к одному и тому же блоку памяти. В системах с виртуальной памятью организация такого вида взаимодействия требует поддержки со стороны операционной системы, поскольку необходимо отобразить соответствующие блоки виртуальной памяти процессов на один и тот же блок физической памяти.

2. Семафоры - два (или более) процесса имеют доступ к одной переменной, принимающей значение 0 или 1. Сама переменная часто находится в области данных операционной системы и доступ к ней организуется посредством специальных функций.

3. Сигналы - это сообщения, доставляемые посредством операционной системы процессу. Процесс должен зарегистрировать обработчик этого сообщения у операционной системы, чтобы получить возможность реагировать на него. Часто операционная система извещает процесс сигналом о наступлении какого-либо сбоя, например, делении на О, или о каком-либо аппаратном прерывании, например, прерывании таймера.

4. Почтовые ящики - это очередь сообщений (обычно - тех или иных структур данных), которые помещаются в почтовый ящик процессами и/или операционной системой. Несколько процессов могут ждать поступления сообщения в почтовый ящик и активизироваться по его поступлении. Требует поддержки со стороны операционной системы.

Событие - это оповещение процесса со стороны операционной системы о той или иной форме межпроцессного взаимодействия, например, о принятии семафором нужного значения, о наличии сигнала, о поступлении сообщения в почтовый ящик.

Создание, обеспечение взаимодействия, разделение процессорного времени требует от операционной системы значительных вычислительных затрат, особенно в системах с виртуальной памятью. Это связано прежде всего с тем, что каждый процесс имеет свое отображение виртуальной памяти на физическую, которое надо менять при переключении процессов и при обеспечении их доступа к объектам взаимодействия (общей памяти, семафорам, почтовым ящикам). Очень часто бывает так, что требуется запустить несколько копий одной и той же программы, например, для управления несколькими единицами одного и того же оборудования. В этом случае мы несем двойные накладные расходы: держим в оперативной памяти несколько копий кода одной программы и еще тратим дополнительное время на обеспечение их взаимодействия. Улучшаетситуациювведениезадач.