Лабораторная работа 4 doc. Лабораторная работа 4 планировщик задач реальноговремени
 Скачать 304 Kb.
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ПЛАНИРОВЩИК ЗАДАЧ РЕАЛЬНОГОВРЕМЕНИЦель работы: выполнение этапов создания системных и функциональ- ных требований к планировщику, а так же определение его архитектуры; вы- полнение функциональной модели и модели классов. Теоретическое введениеПод системами реального времени, принято понимать такие системы, которые гарантируют обработку поступившего в систему события в течение заданного промежутка времени. При этом выход за пределы этого временного промежутка, идентифицируется, как правило, в качестве сбоя или фатальной ошибки системы. Система реального времени представляет собой аппаратно-программ- ный комплекс, состоящий из аппаратуры, операционной системы реального времени (ОСРВ) и прикладной системы реального времени. ОСРВ представ- ляет собой программный инструментарий, на базе которого строится система реального времени. Процесс проектирования конкретной СРВ начинается с тщательного изучения объекта. Разработчики проекта исследуют объект и возможные со- бытия на нем, определяют критические сроки реакции системы на каждое со- бытие и разрабатывают алгоритмы обработки этих событий. Затем следует проектирование как таковое и разработка программных приложений. Разработчику необходимо перевести язык событий объекта в сценарий многозадачной работы приложений ОСРВ, стараясь при этом оптимально ис- пользовать предоставленные ему специальные механизмы и оценить времена реакций системы на внешние события. Какие механизмы в операционных системах реального времени делают СРВ предсказуемой? Чем отличается ОСРВ от многозадачной ОС общего на- значения? Система приоритетов и алгоритмы диспетчеризации. Базовыми инструментами разработки сценария для СРВ являются система приоритетов процессов (задач) и алгоритмы планирования (диспетчеризации) ОСРВ. В многозадачных ОС общего назначения используются, как правило, различные модификации алгоритма круговой диспетчеризации, основанные на понятии непрерывного кванта времени (timeslice), которое предоставляется для ис- полнения данного процесса. Планировщик по истечении каждого кванта вре- мени просматривает очередь активных процессов и принимает решение, како- му из них передать управление, основываясь на приоритетах. От алгоритмов планирования в данной ОС зависит будут приоритеты фиксированными или они будут меняться со временем, но рано или поздно процессорное время по- лучатвсепроцессывсистеме.Алгоритмыкруговойдиспетчеризациивчи- стом виде в ОСРВ неприменимы. Основным их недостатком является то, что в течение непрерывного кванта времени процессором владеет только один процесс. Планировщики же ОСРВ имеют возможность сменить процесс до истечения timeslice, если в этом возникла необходимость. Один из возмож- ных алгоритмов планирования при этом – приоритетный с вытеснением. Мир ОСРВ отличается богатством различных алгоритмов планирования: динами- ческие, приоритетные, монотонные, адаптивные и пр. Цель всегда одна – предоставить инструмент, позволяющий в нужный момент времени испол- нять именно тот процесс, которыйнеобходим. Механизмы межзадачного взаимодействия. Другой набор механиз- мов реального времени относится к средствам синхронизации процессов и передачи данных между ними. В него входят семафоры, мьютексы (mutex), события, сигналы, средства для работы с разделяемой памятью, каналы дан- ных (pipes), очереди сообщений. В ОСРВ эти механизмы очень развиты. Мно- гие из них используются и в ОС общего назначения, но их реализация в ОСРВ имеет свои особенности: время исполнения системных вызовов почти не зависит от состояния системы, и в каждой ОСРВ есть, по крайней мере, один быстрый механизм передачи данных от процесса кпроцессу. Средства для работы с таймерами. Такие инструменты, как средства работы с таймерами, необходимы для систем с жестким временным регламен- том, поэтому они являются необходимым атрибутом ОСРВ. Эти средства, позволяют: измерять и задавать различные промежутки времени (от 1 мкс и выше); генерировать прерывания по истечении временныхинтервалов; создавать разовые и циклическиебудильники. Область применимости систем реального времени разнообразна: для решения задач, состоящих из событий, обработка которых должна быть гарантированно осуществлена в течение малого или сверх малого про- межуткавремени; во встраиваемыхсистемах; в системах с высокой степенью реактивности. К задачам реального времени можноотнести: задачи, не допускающие никаких задержек в реакции системы ни при какихусловиях; задачи, в которых задержки реакции системы не критичны, хотя и мо- гут привести к увеличению стоимости результатов и снижению производи- тельности системы вцелом; высоко реактивные задачи с низким потреблением ресурсов вычисли- тельнойсистемы. Сложность разработки систем реального времени состоит в том, что необходимо выполнять дополнительные действия, с целью обеспечения: гарантированного времени обработки события в любом состоянии си- стемы; высокой реактивности в любом состояниисистемы; низкого потребления ресурсов, в случае встраиваемыхсистем; применения средств межзадачноговзаимодействия; синхронизации одновременно исполняющихсяобъектов; одновременной отладки параллельно исполняющихсязадач. |