2. Настоящее время

Операционные системы реального времени появляются только в настоящее время.

В настоящее время существуют ряд многозадачных операционных систем:

• многозадачные системы общего назначения - Windows95,WindowsNT, OS/2, OS/2Warp,UNIX;

• системы реального времени, предназначенные для общецелевых процессоров - OS9, LynxOS, VxWorks, QNX, VRTX, pSOS+;

• операционные систем реального времени, предназначенных для ЦОС-процессоров - Spox и Multiprox.

Для проектирования систем реального времени можно выбрать систему из любого класса. Например, если наша система должна только вводить данные в режиме реального времени, то можно остановиться на Windows 95/NTи ПО для модуля ввода. Если система должна обрабатывать данные в режиме реального времени, то скорее всего понадобиться дополнительный ЦОС-процессор. В такой ситуации необходимо дополнительно и ПО, обеспечивающее совместную работу основного и ЦОС-процессора. К такому ПО, можно отнести небольшие однозадачные операционные системы реального времени типаDEASY, VCOS.

Если нас интересует система реального времени на базе процессора общего назначения PowerPC, то можно остановиться наOS9.ФирмаMicroware Sys. Co. разработала операционную систему реального времени для общецелевого процессораPowerPCOS9.

Для мощных систем реального времени на базе нескольких процессоров ЦОС, для рабочих станций лучше всего подходит SPOX. SPOX была реализована в 1987 фирмойSpectron Microsystemsдля использования в платах ЦОС. Эта фирма является первой и наиболее известной фирмой по производству программного обеспечения для плат ЦОС.

Использование ПК при создании систем сбора и обработки особенно целесообразно в научных исследованиях. Во-первых, с точки зрения аппаратуры, данные системы являются наиболее дешевыми. Во-вторых, в процессе исследований возникает необходимость в новых алгоритмах или модификации уже существующих, а для систем на базе ПК можно легко модифицировать ПО, соответствующее поставленной задаче.

3. Общие сведения об ос

Операционная система — это компьютерная программа, обеспечивающая среду для выполнения других программ и облегчающая им доступ к возможностям процессора и устройств ввод-вывода, таких как диски. ОС очень удобна, но не абсолютно необходима для работы с компьютером. На заре компьютерной эпохи техники загружали программы в память, используя примитивные устройства ввода: кнопки и переключатели или перфоленты. Затем они вручную задавали стартовый адрес программы и указывали компьютеру, что надо перейти к нему и начать ее выполнение. Однако современные пользователи компьютеров применяют более совершенные методы.

Сегодняшние ОС предоставляют пользователям два вида услуг. Во-первых, они упрощают использование аппаратных средств компьютера. Создаваемая ими "виртуальная" машина заметно отличается от реальной. На самом деле компьютерная революция последних двух десятилетий произошла, в частности, благодаря тому, что ОС смогли вполне успешно изолировать пользователей от непонятной им аппаратной части компьютеров. Кроме того, программистам больше не надо переписывать приложения для каждого нового компьютера.

Во-вторых, ОС обеспечивают распределение вычислительных ресурсов между пользователями. Один из самых важных ресурсов — время процессора. В многозадачной (multitasking)ОС, такой как Windows NT,выполняемая работа подразделяется напроцессы (processes),каждому из которых предоставляется память, системные ресурсы и по крайней мере одинпоток управления (thread of execution)— исполняемая единица внутри процесса. ОС выполняет один поток в течение короткого интервала времени, после чего переключается на другой. Многозадачность очень полезна даже в однопользовательской системе, так как позволяет компьютеру выполнять две задачи одновременно. Например, пользователь может редактировать один документ, в то время как компьютер в фоновом режиме печатает другой или компилирует большую программу. Каждый из процессов выполняет свою задачу, а для пользователя это выглядит так, как будто все программы работают одновременно. Кроме обеспечения совместного использования процессора, ОС распределяет память и управляет доступом к файлам и устройствам. ОС различаются по способам, которыми они представляют виртуальную машину пользователям и распределяют между ними ресурсы.

Для первых цифровых вычислительных машин не существовало операционных систем. Пользователь получал ЭВМ и возможность полностью распоряжаться ее ресурсами на строго определенное время. Прямое взаимодействие с машиной (пошаговое выполнение команд, непосредственное изменение состояния ячеек памяти) было главным средством отладки программ.

Сегодня мы живем в эпоху изобилия разнообразных операционных систем. Перед пользователем теперь стоят задачи другого плана: как разобраться в этом изобилии, насколько одна ОС лучше другой, по каким критериям проводить сравнение и, в конечном итоге, что же пользователь хочет получить от той или иной системы.

Сейчас речь уже не идет об одиночных компьютерах, используемых для составления служебных записок и подсчета зарплаты для подразделения из нескольких человек. Современный этап в развитии информатики отмечен бурным прогрессом в области микропроцессоров, созданием распределенных информационных систем и персональных автоматизированных рабочих мест, внедрением компьютеров в сложные производственные и административные процессы.

Любой пользователь, в первую очередь, оценивает те возможности, которые система может ему предоставить, и насколько она может облегчить его участь при разработке прикладной системы. "На каких аппаратных платформах и с какой скоростью она работает ? Какое периферийное hardware поддерживает ? Какие возможности предоставляет для организации сетей ? Обеспечивает ли совместимость с какими-либо другими операционными системами ? Какие в ней есть инструментальные средства для разработки прикладных систем ?" - вот далеко не полный список вопросов, ответы на которые хочет получить пользователь при знакомстве с новой ОС.

Операционная система — это сложная программа, в которой детали накладываются друг на друга. В сущности, "оркестровка" этих деталей, объединение множества битов и байтов в связную структуру является одной из самых важных задач при создании ОС. Чтобы система могла обеспечивать желаемые возможности, не нарушая целей проекта, необходима унифицирующая модель.

Что такое модель ОС? Словарь определяет моделькак "предварительное описание системы или теории, учитывающее все известные ее свойства"¹. Модель ОС — это каркас, который связывает в единое целое все средства и сервисы, обеспечиваемые системой, с одной стороны, и выполняемые ею задачи, с другой.

Многие ОС основаны на комбинации нескольких моделей. Модель клиент—сервер(client/server) служит часто для того, чтобы представить пользователям различные среды ОС (например, Windows, MS-DOS, OS/2 и POSIX), аобъектная модель(object model) — для унификации управления системными ресурсами и выделения их пользователям. Третья модель,симметричная мультипроцессорная обработка(symmetric multiprocessing, SMP), позволяет ОС максимально использовать возможности многопроцессорных машин.