Лекция №2. Операционные системы реального времени

Лекция №2. Операционные системы реального времени

1. Проблемы программ реального времени

(Лекция №1).

1. Характеристики ПО реального времени

2. Отладка

1. Использование ПК для реализации многозадачных систем реального времени.

Еще в 1982 г., почти с первого дня, когда ПК фирмы IBM стала доступной широкой публике, начались попытки приспособить эту недорогую машину для промышленных и лабораторных применений. Десятки компаний выпустили свои расширительные платы и широкий ассортимент пакетов программ к ним, чтобы превратить эти машины в уменьшенные копии дорогостоящего специализированного оборудования для сбора данных и их обработки (по возможности систем реального времени). Некоторые из этих попыток можно признать успешными.

Операции, выполняемые в реальном времени и в режиме многозадачности, играют важную. роль в любой системе сбора и обработки информации, но основным препятствием к их реализации является операционная система ПК. Необходимость режима реального времени объясняется тем, что требуется мгновенно распознавать процессы и реагировать на них. Кроме того, система должна обладать способностью выполнять одновременно несколько задач. Многозадачность в реальном режиме времени позволяет инженерам, исследователям принимать решения во время работы системы, основываясь на результатах анализа.

1. Историческая справка

Если обратиться к истории, то можно выделить несколько способов, позволяющих применить ПК для работы с многозадачной операционной системой реального времени (ОСРВ). Во-первых, это сопроцессоры, такие как плата Arctic фирмыIBM. Основным достоинством этого сопроцессора является их скорость. Поскольку, система использует отдельный процессор, то является по-настоящему многозадачной, а каждый процессор закреплен за своей собственной программой. Однако, сопроцессоры были очень дороги. Стоимость аппаратуры приближалась к 25 тыс. долларов. Кроме того, требуются дополнительные программные средства – собственно операционная система реального времени.

На этом этапе (1988 г.) существовало три типа ПО, которые работают с существующим аппаратным обеспечением. К ранним многозадачным системам можно отнести СР/М, разработанную фирмой Digital Research для 8-разрядных микропроцессоров, которая стала для них стандартной операционной системой. “Параллельная СР/М” представляет собой вариант многозадачной операционной системы для ПК фирмы IBM. Данная система обладала массой недостатков один из которых состоял в том, что она не работала в реальном режиме времени и была несовместима с MS-DOS.

Операционная система RTOS представляет собой вариант системы IRMX фирмы Intel. Она была дорога (4 тыс. долларов), занимала слишком много места, кроме того несовместима с MS-DOS.

Третья система называется «Двойная DOS» . Она недорогая, но это ее основное достоинство. Она не работает в режиме реального времени и не выполняет никаких программDOS.

Еще одна попытка приспособить DOS для операций реального времени была предпринята некоторыми производителями, реализующими псевдо многозадачность. Это походило на ранние версииWindows, когда активная задача захватывала все ресурсы, и пока не заканчивала работу, не давала возможности работать другим программам. Не считая того, факта, что функцииDOS были просто слишком медленными.

Существуют ряд аппаратных прерываний, которые не использовались стандартной системой DOS. Используя эти прерывания, в середине 80-х годов фирма Micro Speciality Systems выпустила свою систему RTM (Real-Time Multitasking) 3500, которая в действительности состояла из трех отдельных программ, работающих вместе. Система была совместима сDOS, имела функции, присущие системе сбора и обработки данных. Система была наиболее популярной для создания систем сбора и обработки данных, использующих ПК и работающих в реальном времени.

Для машин, отличных от персоналок, можно вспомнить, ОСРВ RSX-11M, которая работала на 16-разрядных миникомпьютерахPDP-11 фирмыDEC. Проект преследовал цели создать многозадачную ОС , которая работала бы на 32 Кбайт памяти, поддерживала бы иерархическую файловую систему, подкачку приложений, планировку задач в реальном времени. СистемаRSX-11M вышла в 1973 г. она имела большой успех и помогла сделатьPDP-11 самым популярным 16-разрядным миникомпьютером своего времени.

VAX ELN,ОС реального времени, которая была написана для Digital Equipment Corporation, в 1983 году. В настоящее время она используется на машинахVAX для сбора и обработки данных в реальном времени наVME CPU плате, поддерживает разработку программ наPascal и С. Система имеет гарантированное время отклика.