1. Понятие систем реального времени – срв. Реальное время срв. Системы «жесткого» и «мягкого» реального времени.
СРВ – системы, в которой время реакции имеет порядок мс.
Диалоговые СРВ – время реакции неск. сек.
Системы пакетной обработки – время реакции несколько часов или дней.
Реальное время в ОС – способность ОС обеспечить требуемый уровень сервиса за заданный промежуток времени.
Каноническое определение:
СРВ – система, корректность функционирования которой определяется не только корректностью выполнения вычислений, но и временем за которое получен данный результат.
СРВ не означает, что ответ на воздействие дается мгновенно. Важно, что максимально возможная величина задержки ответа позволяет системе решить поставленную задачу.
Квазиреальное время:
Быстродействие СРВ – должно быть тем больше, чем больше скорость протекания процессов на объекте контроля и управления.
Системы «жесткого» РВ – система, когда неспособность обеспечить реакцию на к-л событие в заданное время является отказом и ведет к невозможности решения поставленной задачи.
(бортовое управление, аварийная защита)
Системы «мягкого» РВ – характеризуется тем, что задержка реакции не критична, хотя и может привести к снижению производительности системы.
(работа компьютерной сети)
2. Классы систем реального времени. Среда исполнения и среда разработки в срв.
1) Диктует контроль в реальном времени. Представлена различными задачами, которые использует оборудование.
2) Управляет некоторыми вычислениями и связью с оборудованием для использования от управляемой подсистемы. Представляет различные процессоры (компьютер). Управляется программным обеспечением, которое и есть ОСРВ.
3) Подсистема оператора. Контролирует полную деятельность всей основной системы.
Интерфейс приложения: датчики, приводы и т.д.
Машинный интерфейс: связь человека с машиной.
ОСРВ – любая ОС, которая может быть использована для построения жестких ОСРВ. Главная задача в ОСРВ – среагировать на событие.
Применение ОСРВ всегда связано с аппаратурой, объектом и с событиями, которые на нем происходят. Больше ориентировано на обработку внешних событий. Применение предназначено для выполнения конкретной задачи. ОСРВ – инструмент для создания под конкретную задачу программно-аппаратного комплекса. ОСРВ используют специально обученные люди и разработчики.
Система исполнения ОСРВ – набор инструментов: ядро, драйверы, исполняемые модули. Они созданы под конкретную архитектуру компьютера.
Система разработки ОСРВ – набор средств, которые обеспечивают создание и отладку приложений РВ (отладчики, компиляторы).
3. Основные требования к операционным системам реального времени (ОСРВ).
1) ОСРВ должна быть многонитевой, многопоточной и прерываемой.
Многопоточная – т.е. планировщик может иметь возможность прерывать любой поток и предоставить ресурс тому потоку, которому он необходим.
2) ОСРВ должна обладать понятием приоритета для потока.
Чтобы эффективно осуществить выбор задачи, для которой требуется ресурс, планировщик может воспользоваться приоритетами.
3) ОСРВ должна поддерживать механизмы синхронизации (т.е. задачи могут сообщаться др с др).
ОСРВ должна обеспечивать механизм наследования приоритетов, т.е. должна допускать повышение приоритета до уровня вызывающего потока.
4) Работа ОСРВ должна быть предсказуема, т.е. задержки и обработки прерываний, переключение задач должно быть известно. Во всех этих случаях должна быть определено максимальное время отклика.
4. Основные свойства операционных систем реального времени.
1) Время реакции системы на внешние события.
В зависимости от области применения ОСРВ, время реакции может быть:
неск. мкс в задачах математического моделирования;
неск. мс в области радиолокации;
неск. сек – система учета;
неск. минут – управление производством.
Время реакции события – интервал времени от события до выполнения первой команды в программе обработки этого события.
Это время складывается из:
Время выполнения от наступления событий до генерации на управляющем компьютере. Это время определяется аппаратурой.
Интервал времени от возникновения запроса на прерывание до выполнения первой команды обработчика. Это время зависит от свойств ОС (оно настраивается).