|
|
Москва 2004
Проделана работа по проектированию системы реального времени. Созданная система содержит два основных компонента: планировщик задач реального времени и прикладное приложение – протокол A.415 ARINC. Работа содержит 39 страниц, 14 диаграмм, 3 таблицы и 2 рисунка. Использовано 13 ссылок на техническую литературу.
Раздел 1. Описываются отличия систем реального времени от обычных систем (разделения времени). Приведены характерные особенности управления задачами в подобных системах. Проведены классификация и анализ требований, предъявляемых к современным СРВ. Даны примеры систем данного класса (представленных в России). Рассмотрена необходимость использования специальной методологии разработки программного обеспечения.
Раздел 2. Заданы определения, используемые в данной работе. Рассмотрена принципиальная структура СРВ. Приведена классификация подходов к планированию и обзор методов его реализации. Рассмотрена объектно-ориентированная методология разработки программного обеспечения.
Раздел 3. Описана реализация планировщика задач реального времени: достигаемые возможности, используемые алгоритмы, общая схема функционирования. Приведена документация по приложению-протоколу, составленная в соответствии с требованиями методологии Real.
1. Обзор требований проблемной области.. 7
1.1. Особенности систем реального времени.. 7
1.1.1. Ограниченное время ответа.. 7
1.1.2. Статическая основа проектирования.. 7
1.1.4. Встроенные системы реального времени.. 8
1.2. Особенности управления задачами.. 9
1.2.1. Управление временем.. 9
1.2.3. Управление доступом (синхронизация).. 9
1.3. Классификация систем реального времени.. 10
1.3.1. Классификация по структурным характеристикам.. 10
1.3.1.1. Исполнительные системы реального времени. 10
1.3.1.2. Ядра реального времени.. 11
1.3.1.3. UNIX'ы реального времени.. 11
1.3.2. Классификация по программной среде.. 12
1.3.2.1. Программирование на уровне микропроцессоров. 12
1.3.2.2. Минимальное ядро системы реального времени. 12
1.3.2.3. Ядро системы реального времени и инструментальная среда. 12
1.3.2.4. ОС с полным сервисом. 12
1.3.3. Технические характеристики ОС РВ.. 12
1.3.3.1. Время реакции системы. 12
1.3.3.2. Время переключения контекста. 13
1.3.3.4. Возможность исполнения системы из ПЗУ (ROM). 14
1.4. Современные представители рынка ОС РВ в России.. 14
1.4.1. LynxOS® 4.x фирмы LinuxWorks, Inc.. 14
1.4.1.1. Основные свойства LynxOS:. 14
1.4.1.2. Поддержка приложений жёсткого реального времени. 15
1.4.2. OS-9/Hawk фирмы Microware Systems.. 15
1.4.2.1. Основные свойства OS-9/Hawk. 15
1.4.2.2. Поддержка приложений жёсткого реального времени. 16
1.4.3. VxWorks фирмы Wind River Systems.. 16
1.4.3.1. Основные свойства VxWorks. 16
1.4.4.1. Основные свойства QNX4. 17
1.4.4.2. Поддержка приложений жёсткого реального времени. 17
1.5. Методология разработки программного обеспечения.. 17
1.5.2. Разработка программного обеспечения систем реального времени.. 18
1.6. Постановка задачи курсового проекта.. 19
2. Модели и методы предметной области.. 21
2.2. Принципиальная структура.. 22
2.2.2. Ядро систем реального времени.. 22
2.2.2.1. Синхронизация ресурсов. 23
2.2.2.2. Межзадачный обмен. 23
2.2.2.3. Разделение данных. 23
2.2.2.4. Обработка запросов внешних устройств. 23
2.2.2.5. Обработка особых ситуаций. 23
2.3. Методы управления задачами в ОС РВ.. 24
2.3.1. Классификация подходов.. 24
2.3.1.1. Статическое планирование. 24
2.3.1.2. Динамическое планирование. 24
2.3.1.3. Планирование, основанное на времени. 25
2.3.1.4. Планирование апериодических задач.. 25
2.3.1.5. Планирование, управляемое приоритетами. 25
2.3.2.1. Rate-monotonic (RM). 26
2.3.2.2. Deadline Monotonic (DM). 26
2.3.2.3. Планирование апериодических задач. 27
2.3.2.5. Сервер, допускающий задержку (DS) и Алгоритм обмена приоритетами (PE). 28
2.4. Методология разработки программного обеспечения.. 28
2.4.1. Основы методологии Real.. 28
2.4.3. Динамическая модель.. 29
2.4.4. Статическая модель.. 30
3. Реализация прототипа системы реального времени.. 31
3.1. Жизненный цикл разработки.. 31
3.2.1. Выбор алгоритма планирования.. 31
3.2.1.1. Виды требований РВ, поддерживаемые планировщиком. 31
3.2.1.2. Используемые алгоритмы. 32
3.2.2. Описание функционирования приложения.. 33
3.2.2.1. Подготовка к запуску планировщика. 33
3.2.2.3. Управление задачами. 34
3.3. Реализация протокола ARINC A.415 на основе разработанного модуля СРВ. 34
3.3.1. Модель требований к системе.. 34
3.3.1.1. Описательная модель. 34
3.3.1.2. Модель случаев использования. 35
3.3.1.3. Функциональная модель. 35
3.3.2. Динамическая модель.. 35
3.3.2.2. Модель взаимодействий. 35
3.3.2.3. Поведенческая модель. 36
3.3.3. Статическая модель.. 37
Новый этап научно-технической революции был обусловлен повсеместным распространением вычислительной техники. Сейчас уже трудно найти вид деятельности, который тем или иным способом не поддерживался бы не просто автоматизированными, но и компьютеризированными устройствами. Такая организация жизнедеятельности позволяет не только выполнять заранее заданные алгоритмы управления производством, но и вносить в него элементы автоматизации интеллектуальной деятельности, элементы искусственного интеллекта. Использование таких технологий в жизненно важных отраслях, таких как авиация, банковское дело и других, требующих жёстко заданных требований к принятию решений, накладываемых на время, точность и безопасность деятельности данных систем, обуславливает необходимость создания особо надежных их видов – систем реального времени.
Управление процессом предоставления ресурсов системы задачам, нитям, процедурам обработки прерываний и т.д. является одной из основных функций любой операционной системы и осуществляется при помощи такого механизма, как планирование. Данный механизм обеспечивает системе возможность параллельного выполнения нескольких задач. В системах реального времени планирование должно также гарантировать предсказуемое поведение, безопасность, возможность длительной, безотказной работы, выполнение задач к поставленному сроку. От метода планирования во многом зависит успешная работа системы в целом.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.