- •Тула 2010
- •1.1 Принципы построения и основные требования. Особенности.
- •1.2 Ос рв qnx. Поддержка срв ос Linux.
- •1. 3 Функциональные требования к осрв
- •2. "Жесткие" и "мягкие" системы реального времени
- •3. Нити и приоритеты
- •4. Предсказуемость системных вызовов Win32 api
- •5. Управление прерываниями в nt
- •6. Управление памятью в nt
- •7. Может ли Windows nt использоваться в качестве ос рв?
- •Лекция №2.
- •Коммерческие решения, расширяющие nt возможностями обработки в реальном времени
- •Использование nt
- •3. Реализация Win32 api над другой ос рв
- •4. Совместная работа на одном процессоре nt и ос рв
- •5. Использование многопроцессорной архитектуры
- •6. Необходимые требования к ос для обеспечения предсказуемости
- •Лекция №3.
- •Лекция №4.
- •1. Разработка приложений жесткого реального времени
- •2. Модификация ядра
- •3. Модификация уровня аппаратных абстракций Windows nt (hal)
- •4. Применение ос рв
- •Лекция №5. Операционная система qnx. Системная архитектура.
- •Лекция № 6.
- •Лекция №7. Связь между процессами по сети посредством виртуальных каналов.
- •Лекция №8. Построение очереди процессов
- •Лекция №9. О работе в реальном времени
- •Лекция №10. Сопоставление и передача путей между процессами.
- •2. Префиксы управления вводом – выводом
- •5. Передача путей между процессами
- •2. Префиксы управления вводом – выводом
- •5. Передача путей между процессами
- •2. Относительные пути
- •3. Текущий рабочий каталог
- •Примечание относительно cd
- •4. Описатели файлов пространства
- •Лекция №12 Аппаратное и программное обеспечение промышленных систем реального времени (псрв)
- •Введение
- •1. Организация промышленных систем
- •2. Аппаратная архитектура
- •3. Стандарты шин
- •4. Технологии vme и pci
- •5. Мезонинные технологии
- •6. Полевые системы
- •7. Программное обеспечение промышленных систем
- •8. Управление производством
- •Лекция №13 Использование средства nt в качестве Web-сервера для iis (Internet Information Server)
- •Введение
- •Общие черты intranet-систем
- •3. Система управления доступом
- •4. Прикладное программирование в intranet
- •Лекция 14 Операционная система ос рв см эвм (rsx-11)
- •Введение
- •Основные компоненты системы ос рв
- •2. Диспетчер памяти
- •3. Многопользовательская защита
- •4. Выполнение задач под управлением ос рв
- •5. Внешние устройства и файловая система на дисках
- •Лекция 15 Управление прерываниями.
- •Вектора прерываний
- •Программирование контроллера прерываний 8259.
- •Запрет/разрешение отдельных аппаратных прерываний
- •Лекция 16 Управление Тема: прерываниями (продолжение).
- •Написание собственного прерывания
- •Дополнение к существующему прерыванию
- •Лекция 17 Синхронные методы проектирования срв
- •Система упорядоченного опроса
- •Основной цикл с прерываниями
- •Лекция 18 Синхронные методы проектирования срв (продолжение)
- •1 . Циклические планировщики
- •2. Выбор метода построения системы
- •3. Измерение быстродействия компьютера
- •4. Мультизадачный режим в операционной системе ms-dos
- •5. Условия существования мультизадачного режима в персональном компьютере ibm pc/at
- •X. Библиографический список рекомендуемой литературы
- •13.1 Ос рв usix: основные принципы построения и структура.
- •13.2 Поддержка рв в usix
- •13.3 Управление виртуальной памятью в usix
- •14.1 Процессы, связанные с выполнением программ
- •14.2 Функции ос рв usix, не связанные с управлением процессами
- •15.1 Программирование коммуникационных устройств.
- •15.2 Драйверы коммуникационных устройств
- •16.1 Файловая система
- •16.2 Средства защиты от несанкционированного доступа
- •16.3 Поддержка протоколов и окружений usix
6. Управление памятью в nt
Другим важным моментом при проектировании СРВ является политика управления памятью в ОС РВ. В Windows NT процессы выполняются в своем собственном пространстве памяти. Добиться этого позволяют механизмы виртуальной памяти и подкачки. Для бизнес-приложений это хорошо, но для СРВ, которая должна реагировать на внешние события с заранее определенным лимитом времени, это порождает непредсказуемость, особенно если система отправит страницу из памяти на диск. Windows NT позволяет захватить страницу в памяти посредством вызова функции VirtualLock. Тем не менее NT может разблокировать страницу и выгрузить ее на диск, если весь процесс неактивен
7. Может ли Windows nt использоваться в качестве ос рв?
Итак, можно сделать вывод, что Windows NT, предназначенная в основном для классических приложений, не является хорошей платформой для поддержания обработки в реальном времени. Тем не менее на ее базе можно все-таки построить простую мягкую СРВ, время от времени допускающую опоздания.Следующие обстоятельства могут облегчить построение СРВ на базе NT:
загрузка CPU низка (DPC имеют достаточно времени);
критическая работа (или даже вся) делается на уровне DPC или (еще лучше) на уровне ISR. В таком случае непонятно, зачем вообще нужна ОС.
Но для жесткой СРВ использование Windows NT невозможно - система реального времени никогда не будет предсказуемой.Что следует изменить в Windows NT, чтобы ее можно было использовать в жестких СРВ?
a) Класс процессов реального времени должен иметь больше уровней.
б) Необходимо решить проблему инверсии приоритетов.
в) Время, затрачиваемое каждым системным вызовом, должно быть предсказуемо и известно.
г) Система прерываний должна быть заменена целиком:
DPC должны иметь много уровней приоритетов.
DPC должны быть вытесняемыми более приоритетными DPC.
Драйверы от третьих фирм и системные драйверы должны быть настраиваемыми (уровни прерываний ISR, уровни прерываний DPC)
Драйверы от третьих фирм должны быть открыты для разработчиков, должно быть известно по крайней мере максимальное время, затрачиваемое на работу ISR и DPC.
Должно быть известно время маскирования прерываний.
Готовы ли разработчики Microsoft ввести эти усовершенствования в NT или они полагают, что рынок слишком мал, и оставят его свободным для третьих фирм?
Лекция №2.
Использование Windows NT в качестве ОСРВ. Языки программирования реального времени.
План лекции:
1. Коммерческие решения, расширяющие NT возможностями обработки в реальном времени
2. Использование NT
3. Реализация Win32 API над другой ОС РВ
4. Совместная работа на одном процессоре NT и ОС РВ
5. Использование многопроцессорной архитектуры
6. Необходимые требования к ОС для обеспечения предсказуемости
Коммерческие решения, расширяющие nt возможностями обработки в реальном времени
Существуют разные варианты использования технологии NT для разработки систем реального времени:
Использование NT как она есть для построения мягкой системы реального времени.
Реализация Win32 API над другой ОС РВ.
Совместная работа на одном процессоре NT и другой ОС РВ (или ее части).
Использование мультипроцессорной архитектуры, когда NT выполняется на одном процессоре (или более), а часть реального времени - на остальных.
Во многих решениях производители модифицируют HAL или ядро NT. Политика Microsoft заключается в том, чтобы не допускать никаких модификаций ядра NT, кроме драйверов устройств. Это единственно возможный способ связи с ядром. Политика компании относительно HAL другая. HAL (Hardware Abstraction Layer) - уровень аппаратных абстракций - уровень, лежащий ниже программного обеспечения, который виртуализирует интерфейс NT с аппаратурой, допуская переносимость NT с одной аппаратной платформы на другую. Такие модификации HAL, как манипуляции с часами или замена методов обработки прерываний, представляются беспримерно незаконным использованием HAL. Они создают нестандартную среду и могут привести к проблемам сопровождения, если, например, Microsoft изменит HAL в следующих версиях. Поэтому различие в решениях, предлагаемых поставщиками, заключается в попытках сделать модификации HAL минимальными.
Также возможен перехват HAL посредством трюков с процессором Intel. Однако это можно реализовать только на платформе Intel. Механизмы перехвата посредством обработки исключительных ситуаций на уровне устройства поглощают определенную вычислительную мощность.