Почему могут спускать колеса авто смотрите тут kamael.com.ua
Как снять комнату в коммунальной квартире здесь
Дренажная система водоотвода вокруг фундамента - stroidom-shop.ru


Операционные системы реального времени ОСРВНазначение ОСРВ.

Операционные системы реального времени ОСРВ (

Real



Time



Operating



Systems



RTOS

) относятся к программным средствам и предназна­чены для обслуживания цифровых систем в тех случаях

, когда:



система должна обеспечить не только результат обработки поступившей ин­формации, но и длительность времени получения результата. От ОСРВ требу­ется наряду с получением необходимого результата реализовать заданные временные параметры: интервалы времени между событиями и откликами или заданную частоту приема внешних данных и выдачи результатов;



система способна выполнять несколько задач одновременно. Типичная муль­тизадачная операционная система выделяет каждой задаче (программе) оди­наковый интервал времени, создавая у пользователя впечатление, что все программы выполняются одновременно. Операционная система реального времени представляет собой частный случай мультизадачной операционной системы, оптимизированной для реализации процессов управления. Она бы­стро реагирует на внешние события и позволяет имитировать работу не­скольких процессоров, каждый из которых контролирует одно устройство. По­этому для управления сложной системой с помощью одного процессора це­лесообразно использовать ОСРВ, которая способна координировать выпол­нение различных задач. Примером ОСРВ может служить система управления лифтами.

Принцип работы ОСРВ.

При поступлении запроса производится проверка на входные данные для решения задачи. При их наличии задача начинает вы­полняться. ЕСЛИ необходимые входные данные отсутствуют, то ОСРВ переходит к следующей задаче (при наличии запроса на ее выполнение). Для получения входных данных и запуска соответствующей задачи используются прерывания. Запуск задачи обычно производится путем ее пересылки из очереди ожидающих задач в очередь задач, предназначенных для выполнения.

Каждая задача имеет входную очередь сообщений, которые она может обра­батывать только в течение отведенного интервала времени или при запросе на прерывание. Если ответ занимает слишком много времени, то задача поме­щается обратно в очередь выполняемых команд, и управление передается следу­ющей задаче.

Системные ресурсы (дисковые накопители, таймеры, устройства ввода–выво­да и др.) обычно доступны только для определенных задач. Это позволяет орга­низовать очередь запросов к ресурсам таким образом, чтобы предотвратить од­новременный доступ к одному ресурсу нескольким задачам.

Требования к ОСРВ.

Современные ОС

PB

должны удовлетворять следующим

требованиям:

● малое время отклика (получение результата);

● реализация многозадачного режима с гибким механизмом приоритетов;

● малый объем памяти (достаточный для размещения в резидентной памяти прикладной системы);

● наличие сервисных функций и средств поддержки для разработки приклад­ных программ и ряд других.

В настоящее время для разработки микроконтроллерных систем используется ОСРВ, имеющие различные характеристики и прошедшие апробацию в таких об­ластях применения, как системы автоматизации производства, контрольно–изме­рительные системы, телекоммуникационная аппаратура, авиационно–космиче­ская и военная техника, транспорт, системы обеспечения безопасности и др.

Типы ОСРВ.

Можно выделить два типа ОСРВ:

системы жесткого реального времени, которые занимают небольшой объем памяти и имеют минимальные время отклика, но обладают весьма ограничен­ными сервисными средствами. Они реализуются по модульному принципу, что позволяет использовать только те средства, которые необходимы в дан­ном приложении. В результате для конкретного применения достигается существенное сокращение объема необходимой памяти и времени отклика;

● системы мягкого реального времени,


которые требуют большего объема па­мяти, имеют более длительное время отклика, но зато удовлетворяют широ­кому спектру требований пользователя по режиму обслуживания задач, уров­ню предоставляемого сервиса. Средства интерфейса систем мягкого реаль­ного времени позволяют использовать высокоэффективные отладчики или интегрированные среды разработки.

Система мягкого реального времени.

Этот вид систем рассмотрим на при­мере системы

OS–9

фирмы

Microwave



Systems

. В качестве инструментально­го компьютера

OS

–9 использует

IBM



PC

, работающие в среде

Windows

, или рабо­чие станции

Sun, HP,

IBM



RS

/6000 с операционными системами типа

UNIX

.

Характерные особенности




OS

–9:

● модульность,


которая обеспечивает возможность конфигурации целевой ОСРВ в соответствии с классом решаемых задач. Исключая неиспользуемые модули, можно сократить объем памяти и снизить стоимость системы;

● гибкость структуры,


обеспечивающая реконфигурацию системы и расширение ее функциональных возможностей.

Функциональные компоненты




OS–9:



● ядро реального времени (

OS

–9

kernel

);





общие средства ввода/вывода (

I

/

O



man

);

● файловые менеджеры;

● средства разработки программ.

Функциональные компоненты

OS

–9 выполнены в виде автономных модулей, которые могут удаляться или добавляться с помощью простых команд, не требу­ющих повторной компиляции или перекомпоновки. Комбинируя модули, можно создавать целевые операционные системы с различными функциональными воз­можностями.

Рассмотрим Перечисленные выше функциональные компоненты.



Ядро реального времени.


Система содержит два вида ядер:

● ядро


Atomic

, реализующее минимальное количество сервисных функций (ди­станционную загрузку, связь с локальной сетью, управление ведомыми микро­контроллерами). Ядро применяется в системах, встраиваемых в различную аппаратуру, имеет малый объем (24 Кбайт) и обеспечивает минимальное вре­мя отклика (3 мкс при тактовой частоте 25 МГц);

● ядро


Standard

, обеспечивающее выполнение широкого набора функций сер­виса и разработки прикладных программ, для реализации которых требуется больший объем памяти (до 512К байт ПЗУ и 38К байт ОЗУ). Путем изменения функциональных модулей ядра можно реализовать системы различной слож­ности и назначения: от встраиваемых в аппаратуру контроллеров с резидент­ным программным обеспечением и простейшими средствами ввода/вывода до сложно функциональных систем класса рабочих станций с развитой сете­вой поддержкой и обеспечением разнообразных функций сервиса, включая мультимедиа.

Система

OS

–9 предоставляет пользователю возможность выбора ядра в зави­симости от функционального назначения системы.

Общие средства ввода/вывода.


Физический интерфейс

OS

–9 с разно­образными внешними устройствами обеспечивается большим набором драйве­ров, созданных как фирмой

Microwave



Systems

, так и многочисленными разработ­чиками аппаратуры, использующей эту операционную систему для конкретных приложений.

Файловые менеджеры.


К ним относятся модули, управляющие логичес­кими потоками данных. Каждый из модулей имеет определенное функциональное назначение и спецификацию. Файловые менеджеры можно разделить на три группы:

● стандартные менеджеры,


предназначенные для выполнения таких базовых функций обмена с внешними устройствами как организация очереди поступа­ющих команд, управление байтовым и блочным последовательным обменом и обменом с прямым доступом к памяти;

● сетевые и коммуникационные менеджеры,


обеспечивающие работу

OS

–9 с различными сетями и обмен данными по каналам связи с наиболее распро­страненными стандартами протоколов обмена;

● менеджеры графического


интерфейса и работы с мультимедиа–приложениями.

Средства разработки программ.


В составе

OS

–9 имеется пакет про­грамм

(BSP)

для поддержки плат развития, который обеспечивает совместную работу

OS–9

с целым рядом

SBC (Single Board Computer

— одноплатный компью­тер). Совместное использование

BSP

и

OS–9

позволяет сконфигурировать целе­вую систему для конкретного приложения.

Система

OS–9

содержит средства поддержки программирования: компилято­ры

Ultra

C/C++, текстовый редактор ЕМ

ACS

, три вида (в том числе символьных) отладчиков, набор утилит для организации контроля и сборки программных продуктов. Помимо этого имеется большой набор (совместимых с

OS

–9) средств поддержки программирования, которые разработаны другими фирмами.

Интегрированная среда разработки


FasTra


к.


Среда

FasTrak

постав­ляется совместно с

OS–9

и предоставляет пользователю наиболее полный комп­лект средств программирования и отладки. Часть программных средств

FasTrak

инсталлируется на инструментальном компьютере, а часть — на целевой системе пользователя. Среда

FasTrak

интегрирует все средства, необходимые для под­держки проектирования/отладки целевых систем. Версия среды

FasTrak

для ра­боты на инструментальном компьютере

IBM



PC

содержит:

● текстовый


редактор, располагающий средствами перекодировки клавиатуры, что позволяет вести редактирование в удобном для пользователя формате;

● компиляторы


Ultra

C/C++;

● отладчики,


обеспечивающие два режима отладки: пользовательский — для создания прикладных программ, и системный — для обслуживания прерыва­ний, системных вызовов и обращения к ядру реального времени;

● средства интерфейса


с логическими анализаторами фирмы.

Среда

FasTrak

обладает широкими функциональными возможностями, что де­лает ее эффективным средством создания программного обеспечения для раз­личных микроконтроллерных систем.

Фирма

Microware



Systems

поставляет ряд системных пакетов, ориентирован­ных на различные сферы приложения:



Wireless



OS

–9 — для разработки устройств беспроводной связи: сотовых те­лефонов, пейджеров, портативных цифровых ассистентов (

PDA

);



Internet



OS

–9 — для разработки устройств с доступом к сети

Internet

;



Digital



Audio

/

Video



Interactive



Decoder

(

DAVID

)

OS

–9 — для разработки распре­деленных систем цифрового интерактивного телевидения.

Система жесткого реального времени.

Особенности этого вида систем рассмотрим на примере системы

VxWorks

фирмы

WindRiver



Systems

, предназна­ченной для работы с семействами микропроцессоров многих производителей. Система

VxWorks

инсталлируется на отлаживаемой целевой системе и работает совместно с интегрированной средой разработки

Tornado

, функционирующей на инструментальном компьютере. В качестве инструментального компьютера исполь­зуются

IBM



PC

, работающие в среде

Windows

, или рабочие станции

SUN, HP

и др.

Краткое описание системы


VxWorks.




Нижним уровнем иерархической организации системы служит микроядро реального времени, выполняющее базо­вые функции планирования задач и управления их связью и синхронизацией. Ми­нимальный набор модулей ядра занимает 20–40К байт памяти. Все остальные функции — управление памятью, вводом/выводом, сетевым обменом и другие, реализуются дополнительными модулями. Для поддержки графических приложе­ний

VxWorks

располагает графическим интерфейсом

VX–Windows.

При ограничен­ном объеме памяти целевой системы можно воспользоваться графической биб­лиотекой

RTGL,

которая содержит базовые графические примитивы, наборы шрифтов и цветов, драйверы типовых устройств ввода и графических контролле­ров. В состав

VxWorks

входят также различные средства поддержки разнообраз­ных сетевых протоколов. Трассировку заданных событий и их накопление в бу­ферной памяти для последующего анализа выполняют в реальном времени спе­циальные средства отладки, а трассировку системных событий — динамический анализатор

WindView

. Анализатор

WindView

работает аналогично логическому анализатору, отображая на экране временные диаграммы переключения задач, записи в очередь сообщений и другие процессы. Монитор данных

Stethoscope

позволяет анализировать динамическое изменение пользовательских и систем­ных переменных, включая в себя также профилировщик процедур. В составе

VxWorks

имеется:

● пакет программ для поддержки плат развития;

● симулятор

VxSim

, позволяющий моделировать на инструментальном компью­тере многозадачную среду

VxWorks

и интерфейс с целевой системой, а также разрабатывать и отлаживать программное обеспечение без подключения це­левой системы.

Для комплексной отладки целевых систем

VxWorks

обеспечивает интерфейс со схемными эмуляторами и эмуляторами ПЗУ.

Интегрированная среда разработки


Tornado


.


В состав

Tornado

вхо­дит система

VxWorks

5.3, включающая ядро реального времени и системные биб­лиотеки, средства программирования, высокоуровневый отладчик и ряд других средств системы. Дополнительные средства среды

Tornado

обеспечивают управ­ление процессом отладки, визуализацию состояния целевой системы, другие сервисные функции. Открытая архитектура среды

Tomado

позволяет пользовате­лю подключать собственные специализированные инструментальные средства и расширять возможности стандартных средств.

Операционная система реального времени

VxWorks

вместе с интегрированной средой

Tornado

является мощным средством реализации целевых систем, рабо­тающих в условиях жестких ограничений на объем используемой памяти и время отклика на внешние события.



Рекомендуйте эту статью другим!