Оригинальные учебные работы для студентов


Основные понятия систем реального времени реферат

Основные понятия систем реального времени реферат литературы Введение Управление процессом предоставления ресурсов системы задачам, нитям, процедурам обработки прерываний и так далее является одной из основополагающих функций любой операционной системы и осуществляется с помощью механизма планирования. Данный механизм обеспечивает системе возможность параллельного выполнения нескольких задач.

В системах реального времени планирование должно также гарантировать предсказуемое поведение, безопасность, возможность длительной, безотказной работы, выполнение задач к поставленному сроку. От метода планирования во многом зависит успешная работа системы в целом [1]. С другой стороны, увеличение объемов производства и разнообразия средств микропроцессорной техники, расширение сфер их применения приводит к необходимости разработок различных операционных систем реального времени — от компактных, рассчитанных на обслуживание одночиповых микроконтроллеров, до мощных сетевых систем.

Основные понятия и программное обеспечение систем реального времени

Путь к удовлетворению требований высокой эффективности и надежности этих систем лежит через повышение ясности и стойкости их логической основные понятия систем реального времени реферат. Это обстоятельство выдвигает актуальные задачи разработки рационально организованных базовых структур, которые представляли бы в обобщенном виде ключевые принципы организации вариантов операционных систем, ориентированных на достижение того или иного типа эффективности. Для этой цели выдвигаются различные методологии разработки соответствующих систем.

Особенную актуальность приобрели объектно-ориентированные методологии, опирающаяся на выгоды разработки при помощи объектных языков высокого уровня. Применение операционной системы реального времени всегда связано с аппаратурой, с объектом, с событиями, происходящими на объекте.

Система реального времени, как аппаратно-программный комплекс, включает в себя датчики, регистрирующие события на объекте, модули ввода-вывода, преобразующие показания датчиков в цифровой вид, пригодный для обработки этих показаний на компьютере, и, наконец, компьютер с программой, реагирующей на события, происходящие на объекте.

Операционная система реального времени ориентирована на обработку внешних событий. Именно это приводит к коренным отличиям по сравнению с ОС общего назначения в структуре системы, в функциях ядра, в построении системы ввода-вывода. Например, несвоевременное основные понятия систем реального времени реферат детали механизма по конвейерной ленте, лишь по основные понятия систем реального времени реферат причине, что это позволяют ресурсы системы, может привести к катастрофическим результатам, так же, как и невозможность осуществления перемещения этой детали вследствие занятости системы.

Цели и задачи разработки исследования Целью магистерской работы является разработка удобного инструментария для отладки алгоритмов работы диспетчера и планировщика задач для операционных систем реального времени.

Приложение разрабатывается по модульной парадигме, что позволит без особых проблема заменить любую его часть. В качестве исследовательской части выступает получение информации о том, могут ли операционные системы общего назначения, то есть заведомо не являющиеся опреционными системами реального времени, служить модельной средой для разработки и отладки программного основные понятия систем реального времени реферат для систем реального времени.

Основные положения о системах реального времени 2. Приведем несколько из них, чтобы продемонстрировать различные взгляды на назначение и основные задачи СРВ. Системой реального времени называется система, в которой успешность работы любой программы зависит не только от ее логической правильности, но от времени, за которое она получила результат. Если временные ограничения не удовлетворены, то фиксируется сбой в работе системы. Таким образом, временные ограничения должны быть гарантировано 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. Реальное время в операционных системах — это способность операционной системы обеспечить требуемый уровень сервиса в заданный промежуток времени.

Братуха Михаил Александрович

Иногда системами реального времени называется системы постоянной готовности on-line системыили интерактивные системы с достаточным временем реакции. Обычно это делают по маркетинговым соображениям. Действительно, если интерактивную программу называют работающей в реальном временито это просто означает, что она успевает обработать запросы от человека, для которого задержка в сотни миллисекунд даже незаметна.

  • У микроконтроллеров не так много памяти для хранения кода, поэтому ОСРВ содержат в себе только самые важные и нужные для работы элементы и функции;
  • Таким образом, описанная ранее задача является наиболее важной, когда речь идет о системах реального времени;
  • Если, читая описание какой-либо ОС РВ, вы встретите уже знакомое название, не спешите делать выводы;
  • Преимущества потоков Так как множество потоков способно размещаться внутри одного ЕХЕ модуля, это позволяет экономить ресурсы как внешней, так и внутренней памяти.

Иногда понятие отождествляют с понятием быстрая система. Это не всегда правильно. Время задержки СРВ на событие не так уж важно оно может достигать нескольких секунд. Главное, чтобы это время было достаточно для рассматриваемого приложения и гарантировано.

Очень часто алгоритм с гарантированным временем работы менее эффективен, чем алгоритм, таким действием не обладающий. Например, алгоритм быстрой сортировки в среднем работает значительно быстрее других основные понятия систем реального времени реферат сортировки, но его гарантированная оценка сложности значительно хуже.

Во многих сферах приложения СРВ вводят свои понятия реального времени. Например, если при обработке аудио данных требуется 2. Если же требуется 1. Назовем системой реального времени аппаратно-программный комплекс, реагирующий в предсказуемые времена на непредсказуемый поток внешних событий.

  1. Онлайновые задания в случае необходимости могут прерывать оффлайновые.
  2. Четвертый признак делит ОС на одно- и многопроцессорные, сетевые и распределенные.
  3. Если он позиционируется раньше, то деталь еще не успеет подъехать, и робот заблокирует ей путь.
  4. Однако, если осуществлен алгоритм RM, при назначении приоритетов на задачи и следовательно, на запросы ввода - вывода могут наблюдаться нижеописанные неочевидные результаты. Надежность может быть обеспечена двумя путями.

Это определение означает, что: Величина критического времени для каждого события определяется объектом и самим событием, и, естественно, может быть разной, но время реакции системы должно быть предсказано вычислено при создании системы.

Отсутствие реакции в предсказанное время считается ошибкой для систем реального времени. Даже если два или больше внешних событий происходят одновременно, система должна успеть среагировать на каждое из них в течение интервалов времени, критического для основные понятия систем реального времени реферат событий. Хорошим примером задачи, где требуется СРВ, является управление роботом, берущим деталь с ленты конвейера. Деталь движется, и робот имеет лишь маленькое временное окно, когда он может ее взять.

Если он опоздает, то деталь уже не будет на нужном участке конвейера, и, следовательно, работа не будет основные понятия систем реального времени реферат, несмотря на то, что робот находится в правильном месте. Если он позиционируется раньше, то деталь еще не успеет подъехать, и робот заблокирует ей путь. Различают системы реального времени двух типов — системы жесткого реального времени и системы мягкого реального времени. Системы жесткого реального времени не допускают никаких задержек реакции системы ни при каких условиях, так как: Примеры систем жесткого реального времени — бортовые системы управления, системы аварийной защиты, регистраторы аварийных событий.

  1. Система управления должна собрать данные, произвести их обработку по заданным алгоритмам и выдать управляющее воздействие за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное выполнение поставленных задач. Scheduling with Deadline and loss Functions.
  2. Как обсуждается в [26], эти требования могут быть определены из соображений максимальной приемлемой вероятности отказа системы.
  3. ОСРВ первого типа выполняет задачи в назначенный промежуток времени при этом временной отрезок должен быть минимальным даже в критических ситуациях. В частности они классифицируют эти протоколы.
  4. Алгоритмы планирования заданий могут быть разделены на статические и динамические.
  5. Самый простой путь доступа к ресурсу ввода - вывода - использование не-приоритетной политики FIFO.

основные понятия систем реального времени реферат Системы мягкого реального времени характеризуются тем, что задержка реакции не критична, хотя и может привести к увеличению стоимости результатов и снижению производительности системы в целом.

Пример — работа сети. Если система не успела обработать очередной принятый пакет, это приведет к таймауту на передающей стороне и повторной посылке в зависимости от протокола. Данные при этом не теряются, но производительность сети снижается.

Реферат на тему Системы реального времени

Основное отличие между системами жесткого и мягкого реального времени можно выразить так: Управляемая контролируемая подсистема например, индустриальный завод, управляемое компьютером транспортное средстводиктует требования в реальном масштабе времени; подсистема контроля контролирующая управляет некоторыми вычислениями и связью с оборудованием для использования от управляемой подсистемы; подсистема оператора операционная контролирует полную деятельность системы.

Интерфейс между управляемыми и подсистемами контроля состоит из таких устройств как датчики основные понятия систем реального времени реферат приводы. Интерфейс между управляющей подсистемой и оператором связывает человека с машинной. Пример организации системы реального времени анимация: Эта последняя подсистема может быть построена из очень большого количества процессоров, управляющими такими местными ресурсами, как память и устройства хранения, и доступ к локальной сети в реальном масштабе времени.

Эти процессоры и ресурсы управляются системой программного обеспечения, которую и называют операционной системой реального масштаба времени RTOS — основные понятия систем реального времени реферат time operating system [2]. Будем считать задачей набор операций машинных инструкцийпредназначенный для выполнения логиически законченной функции системы. При этом задача конкурирует с другими задачами за получение контроля над ресурсами вычислительной системы.

Принято различать две разновидности задач: Процесс представляет собой отдельный загружаемый программный модуль файлкоторый, как правило, во время исполнения имеет в памяти свои независимые области для кода и данных.

  • Планирование задач в сильно связанных распределенных системах, типа мультипроцессоров с распределенной памятью, может управляться отдельным планировщиком, ответственным за распределение обработчиков между прикладными задачами;
  • Работа системы не должно замедляться выполнением алгоритма синхронизации часов;
  • В целом можно рассмотреть два метода отладки;
  • Для планирования апериодических задач были предложены следующие, пять различных политик [30];
  • An Architecture for Implementing Network Protocols;
  • Как обсуждается в [26], эти требования могут быть определены из соображений максимальной приемлемой вероятности отказа системы.

В отличие от этого потоки могут пользоваться общими участками кода и данных основные понятия систем реального времени реферат рамках единого программного модуля. Хорошим примером многопоточной программы является редактор текста Word, где в рамках одного приложения может одновременно происходить и набор основные понятия систем реального времени реферат, и проверка правописания.

Преимущества потоков Так как множество потоков способно размещаться внутри одного ЕХЕ модуля, это позволяет экономить ресурсы как внешней, так и внутренней памяти.

Использование потоками общей области памяти позволяет эффективно организовать межзадачный обмен сообщениями достаточно передать указатель на сообщение. Процессы не имеют общей области памяти, поэтому ОС должна либо целиком скопировать сообщение из области основные понятия систем реального времени реферат одной задачи в область памяти другой что для больших сообщений весьма накладнолибо предусмотреть специальные механизмы, которые позволили бы одной задаче получить доступ к сообщению из области памяти другой задачи.

Как правило, контекст потоков меньше, чем контекст процессов, а значит, время переключения между задачами и потоками меньше, чем между задачами и процессами. Так как все потоки, а иногда и само ядро РВ размещаются в одном ЕХЕ модуле, значительно упрощается использование программ-отладчиков debugger. Недостатки потоков Как правило, потоки не могут быть подгружены динамически.

Чтобы добавить новый поток, необходимо провести соответствующие изменения в исходных текстах и перекомпилировать приложение. Процессы, в отличие от потоков, подгружаемы, что позволяет динамически изменять функции системы в процессе её работы. Кроме того, так как процессам соответствуют отдельные программные модули, они могут быть разработаны различными компаниями, чем достигается дополнительная гибкость и возможность использования ранее наработанного ПО. То, что потоки имеют доступ к областям данных друг друга, может привести к ситуации, когда некорректно работающий поток способен испортить данные другого потока.

В отличие от этого процессы защищены от взаимного влияния, а попытка записи в не свою память приводит, как правило, к возникновению специального прерывания по обработке исключительных ситуаций. Реализация механизмов управления процессами и потоками, возможность их взаимного сосуществования и взаимодействия определяются конкретным ПО РВ.

Как правило, основные понятия систем реального времени реферат важная, с точки зрения операционной системы, информация о задаче хранится в унифицированной структуре данных — управляющем блоке Task Control Block, TCB. В блоке хранятся такие параметры, как имя и номер задачи, верхняя и нижня границы стека, ссылка на очередь сообщений, статус задачи, приоритет и т.

Приоритет — это некое целое число, присваиваемое задаче и характеризующее ее важность по сравнению с другими задачами, выполняемыми в системе. Приоритет используется в основном планировщиком задач для определения того, какая из готовых к работе задач должна получить управление. Различают системы с динамической и статической приоритетностью.

В первом случае приоритет задач может меняться в процессе исполнения, в то время как во втором приоритет задач жестко задается на этапе разработки или во время начального конфигурирования системы.

Контекст задачи — это набор данных, содержащий всю необходимую информацию для возобновления выполнения задачи с того места, где она была ранее прервана. Планировщик задач основные понятия систем реального времени реферат случае необходимости сохраняет контекст текущей активной задачи и восстанавливает контекст задачи, назначенной к исполнению.

Такое переключение контекстов и является, по сути, основным механизмом ОСРВ при переходе от выполнения одной задачи к выполнению. С точки зрения операционной системы, задача может находиться в основные понятия систем реального времени реферат состояниях. Число и название этих состояний различаются от одной ОС к.

Поовидимому, наибольшее число состояний задачи определено в языке Ada. Тем не менее практически в любой ОСРВ загруженная на выполнение задача может находиться, по крайней мере, в трех состояниях.

Активная задача — основные понятия систем реального времени реферат задача, выполняемая системой в текущей момент времени. Готовая задача — это задача, готовая к выполнению и ожидающая у планировщика своей очереди.

Блокированная задача — это задача, выполнение которой приостановлено до наступления определенных событий. Такими событиями могут быть освобождение необходимого задаче ресурса, поступление ожидаемого сообщения, завершение интервала ожидания и т. Пустая задача Idle Task — это задача, запускаемая самой операционной системой в момент инициализации и выполняемая только тогда, когда в системе нет других готовых для выполнения задач.

Наличие пустой задачи предоставляет операционной системе удобный механизм отработки ситуаций, когда нет ни одной готовой к выполнению задачи. Как правило, многозадачные ОС позволяют запускать несколько копий одной и той же задачи.

При этом для каждой такой копии создается свой ТСВ и выделяется своя область памяти.

VK
OK
MR
GP