Системы реального времени. 14. Основные требования к техническим и программным средствам срв
 Скачать 135.94 Kb.
|
|
Ответы на вопросы зачет СРВ. Сударушкин УБСТ1803. 14. Основные требования к техническим и программным средствам СРВ. Основными составляющими систем реального времени являются комплекс технических средств, а также программное и информационное обеспечение. Для принятия решения по управлению нужно знать о состоянии объекта управления и возмущениях со стороны внешней среды. Эта информация вводится в систему с помощью измерительных средств, которые являются источниками информации для средств переработки информации. Эти средства реализуют алгоритм принятия решения и формируют управляющие воздействия, которые передаются на исполнительные средства, непосредственно связанные с изменяемыми параметрами объекта управления. Для того чтобы человек участвовал в процессе принятия решения, ему также нужно дать возможность следить за состоянием объекта и внешней среды. Для этого он снабжается устройствами отображения информации, которые предназначены для ее преобразования в удобную для восприятия форму (чаще всего — в визуальную). Человек может вмешиваться в управление, воздействуя на исполнительные средства и на средства переработки информации с помощью управляющих средств. Части системы могут находиться на значительных расстояниях друг от друга, поэтому часть связей представляет собой средства передачи данных — специальные технические устройства, предназначенные для этих целей. Еще одна составляющая комплекса технических средств — система энергоснабжения-, ее назначение — снабжение всех технических средств электроэнергией заданного напряжения и мощности. Все эти составляющие комплекса технических средств показаны на рис. 1.2.  Рис 1.2 Составляющие комплекса технических средств узел должен «следить» за множеством параллельно протекающих процессов; узел должен обрабатывать запросы, поступающие в произвольные моменты времени; допустимое время принятия решения обычно соизмеримо с временем реализации алгоритма выработки такого решения; узел должен удовлетворять повышенным требованиям по надежности и достоверности информации; состав задач, которые решает этот узел, заранее известен, и программное обеспечение для их решения отлажено. Структурное построение комплекса технических средств может быть различным и в значительной степени определяется структурой объекта управления. Оно может быть децентрализованным, и тогда достоинства такого технического решения: удобство отладки системы (можно одновременно отлаживать все подсистемы, что сокращает время отладки системы в целом); удобство модернизации (система легко наращивается, отдельные подсистемы легко заменяются); устойчивость к воздействию неисправностей. Однако в системе с такой структурой возможно неэффективное использование ресурсов. Структура технического комплекса может быть централизованной, когда все задачи решаются одним достаточно мощным вычислительным средством. Такое построение обеспечивает более высокую эффективность использования ресурсов, но имеет меньшую живучесть и большую трудоемкость отладки и модернизации. В реальных системах управления реализуется обычно не более трех уровней. На нижнем уровне решаются задачи сбора и предварительной обработки информации, а также вывода управляющих сигналов на объект. Эти функции реализуются специализированными вычислительными устройствами — контроллерами. Если контроллеры находятся в непосредственной близости от объекта управления, но далеко от систем верхнего уровня, то для связи их в единую систему используются промышленные сети. На среднем уровне концентратор отрабатывает управляющую программу всей системы. Кроме того, он служит сервером, через который происходит обмен информацией между нижним и верхним уровнями. Верхний уровень обеспечивает прием и обработку информации, решение комплексных задач управления, ведение и анализ архивов и аварийных ситуаций, создание отчетных документов. Особенности структурного построения комплекса технических средств учитываются при построении программного обеспечения. Оно включает в себя операционную систему, программы решения функциональных задач и программы контроля и обеспечения устойчивости вычислительного процесса. В децентрализованных и иерархических структурах блоки операционной системы могут размещаться по- разному: операционная система может быть локализована в виде единого модуля или распределена по отдельным задачам. Главное назначение операционной системы — обеспечение параллелизма и обработка заявок, поступающих в случайные моменты времени. Программы решения функциональных задач выполняют основное целевое назначение системы — управление объектом. Их включение может осуществляться по-разному: центральным диспетчером операционной системы, местными диспетчерами или предыдущей задачей. Третья группа программ контролирует работу системы. Информационное обеспечение — это совокупность информационных массивов, которые содержат данные, необходимые для управления системой. 15. Категории систем реального времени. Динамические свойства программ реального времени принято характеризовать тремя категориями: программы «жесткого» (hard), «мягкого» (soft) и интерактивного («условного») реального времени. Жесткое реальное время. Предусматривает наличие гарантированного времени отклика системы на конкретное событие, например, аппаратное прерывание, выдачу команды управления и т.п. Абсолютная величина времени отклика большого значения не имеет. Так, если необходимо, чтобы программа отработала некоторую команду за 1 миллисекунду, но она справляется с этим заданием лишь в 95% случаев, а в 5% не укладывается в норматив, такую систему нельзя охарактеризовать как работающую в жестком реальном времени. Если же команду нужно отработать в течение часа, что и происходит в 100% случаев – налицо жесткое реальное время. Мягкое реальное время. В этом случае ожидающееся время отклика системы является величиной скорее индикативной, нежели директивной. Конечно, предполагается что в большинстве случаев (процентов 80 — 90) отклик уложится в заданные пределы. Однако и остальные варианты – в том числе полное отсутствие реакции системы – не должны приводить к плачевным результатам. Обычно считается, что если временной норматив превышен на один порядок, то это еще терпимо. Интерактивное реальное время. Является скорее психологической, нежели технической характеристикой. Определяет время, в течение которого оператор – человек – способен спокойно, без нервозности, ожидать реакции системы на данные им указания. В качестве примера можно привести весьма популярные сегодня игры из категории «стратегии реального времени» (real-time strategy, см. например квазар на основе Warhammer). |