О.А. Кононов

Комплекс лабораторных работ

по основам применения операционной системы реального времени QNX

Санкт-Петербург

2006

УДК 004.451 (076)

Рецензент:

к.т.н., доцент Зилитенкевич И.С. (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова)

О.А. КОНОНОВ Комплекс лабораторных работ по основам применения операционной системы реального времени QNX

Пособие, соответствующее программам курсов «Системы реального времени», «Программное обеспечение систем реального времени», содержит общие сведения о структурной организации и особенностях работы операционной системы реального времени QNX, описания шести лабораторных работ, каждое из которых включает теоретические сведения, тексты программ, последовательность действий при выполнении работ, основные результаты каждой работы.

Предназначается в качестве руководящего научно-методического материала для студентов и преподавателей профильных специальностей, а также слушателей ФПК и аспирантов.

Реферат

Комплекс лабораторных работ содержит 33 с., 8 рис., 7 источников.

Ключевые слова: ОСРВ, МИКРОЯДРО, ОБМЕН СООБЩЕНИЯМИ, СЕРВЕР, КЛИЕНТ, ПК, ПРОЦЕСС, ПОТОК, СИНХРОНИЗАЦИЯ.

Объектом рассмотрения является программное обеспечение, которое используется в системах жесткого реального времени.

Цель работы – ознакомление студентов с основными механизмами взаимодействия процессов на примере средств, предоставляемых операционной системой QNX.

Содержание

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6

ВВЕДЕНИЕ 7

1 Стуктурная организациЯ ОСРВ QNX 9

1.1 Архитектура микроядра системы QNX 9

1.1.1 Настоящее ядро 9

1.1.1 Настоящее ядро 9

1.1.2 Системные процессы 10

1.1.2 Системные процессы 10

1.2 Микроядро 10

1.3 Системные и пользовательские процессы 11

1.4 Драйверы устройств 12

1.5 Связь между процессами (IPC) 13

Передача сообщений 13

Передача сообщений 13

1.6 QNX как сеть 14

2 КОМПЛЕКС ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 16

2.1 Лабораторная работа №1 «Простейший пример» 16

2.1.1 Теоретические сведения 16

2.1.1 Теоретические сведения 16

2.1.2 Текст программы 16

2.1.2 Текст программы 16

2.1.3 Последовательность действий 17

2.1.3 Последовательность действий 17

2.1.4 Результаты 17

2.1.4 Результаты 17

2.2 Лабораторная работа №2 «Процессы и потоки» 17

2.2.1 Теоретические сведения 17

2.2.1 Теоретические сведения 17

2.2.2 Текст программы 23

2.2.2 Текст программы 23

2.2.3 Последовательность действий 24

2.2.3 Последовательность действий 24

2.2.4 Результаты 25

2.2.4 Результаты 25

2.3 Лабораторная работа №3 «Обмен сообщениями» 25

2.3.1 Теоретические сведения 25

2.3.1 Теоретические сведения 25

2.3.2 Текст программы 32

2.3.2 Текст программы 32

2.3.3 Последовательность действий 34

2.3.3 Последовательность действий 34

2.3.4 Результаты 34

2.3.4 Результаты 34

2.4 Лабораторная работа №4 «Тайм - ауты» 35

2.4.1 Теоретические сведения 35

2.4.1 Теоретические сведения 35

2.4.2 Текст программы 39

2.4.2 Текст программы 39

2.4.3 Последовательность действий 40

2.4.3 Последовательность действий 40

Запустить программу на исполнение и сопоставлять то, что она выводит на экран с текстом программы. 40

Запустить программу на исполнение и сопоставлять то, что она выводит на экран с текстом программы. 40

2.4.4 Результаты 40

2.4.4 Результаты 40

2.5 Лабораторная работа №5 «Барьеры» 41

2.5.1 Теоретические сведения 41

2.5.1 Теоретические сведения 41

2.5.3 Последовательность действий 44

2.5.3 Последовательность действий 44

2.5.4 Результаты 45

2.5.4 Результаты 45

2.6 Лабораторная работа №6 «Условные переменные» 46

2.6.1 Теоретические сведения 46

2.6.1 Теоретические сведения 46

2.6.2 Текст программы 46

2.6.2 Текст программы 46

2.6.3 Последовательность действий 48

2.6.3 Последовательность действий 48

2.6.4 Результаты 48

2.6.4 Результаты 48

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 51

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ПК - персональный компьютер;

ОСРВ - операционная система реального времени;

IPC - связь между процессами (Interprocess communication).

ВВЕДЕНИЕ

Главная обязанность операционной системы состоит в управлении ресурсами компьютера. Все действия в системе – диспетчеризация прикладных программ, запись файлов на диск, пересылка данных по сети и т.п. - должны выполняться совместно настолько слитно и прозрачно, насколько это возможно.

Некоторые области применения предъявляют более жесткие требования к управлению ресурсами и диспетчеризации программ, чем другие [1]. Приложения реального времени, например, полагаются на способность операционной системы обрабатывать многочисленные события в пределах ограниченного интервала времени. Чем быстрее реагирует операционная система, тем большее пространство для маневра имеет приложение реального времени в пределах жестких временных рамок.

Операционная система QNX идеальна для приложений реального времени. Она обеспечивает все неотъемлемые составляющие системы реального времени: многозадачность, диспетчеризацию программ на основе приоритетов и быстрое переключение контекста [2].

QNX - удивительно гибкая система. Разработчики легко могут настроить операционную систему таким образом, чтобы она отвечала требованиям конкретных приложений. QNX позволяет вам создать систему, использующую только необходимые для решения вашей задачи ресурсы. Конфигурация системы может изменяться в широком диапазоне - от ядра с несколькими небольшими модулями до полноценной сетевой системы, обслуживающей сотни пользователей.

QNX достигает своего уникального уровня производительности, модульности и простоты благодаря двум фундаментальным принципам:

• архитектура на основе микроядра;

• связь между процессами на основе сообщений.

Рассматриваемый комплекс лабораторных работ по применению ОСРВ QNX ориентирован на использование в курсах «Системы реального времени», «Программное обеспечение систем реального времени».