Разработка системы реального времени в виде планировщика исполнения заданий

UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

Москва 2004

Реферат.

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.

Содержание.

• Реферат. 2
• Содержание. 3
• Введение. 5
• 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
• 1.1.3. Портирование. 8
• 1.1.4. Встроенные системы реального времени. 8
• 1.1.5. Вывод. 9
• 1.2. Особенности управления задачами. 9
• 1.2.1. Управление временем. 9
• 1.2.2. Управление памятью. 9
• 1.2.3. Управление доступом (синхронизация). 9
• 1.2.4. Вывод. 10
• 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
• 1.3.3.3. Размеры системы. 13
• 1.3.3.4. Возможность исполнения системы из ПЗУ (ROM). 14
• 1.3.4. Вывод. 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. QNX4 фирмы ОРАКУЛ. 17
• 1.4.4.1. Основные свойства QNX4. 17
• 1.4.4.2. Поддержка приложений жёсткого реального времени. 17
• 1.4.5. Вывод. 17
• 1.5. Методология разработки программного обеспечения. 17
• 1.5.1. История развития. 18
• 1.5.2. Разработка программного обеспечения систем реального времени 18
• 1.5.3. Вывод. 19
• 1.6. Постановка задачи курсового проекта. 19
• 2. Модели и методы предметной области. 21
• 2.1. Определения. 21
• 2.2. Принципиальная структура. 22
• 2.2.1. Среда исполнения. 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
• 2.2.3. Пикоядро. 24
• 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. Обзор методов. 26
• 2.3.2.1. Rate-monotonic (RM). 26
• 2.3.2.2. Deadline Monotonic (DM). 26
• 2.3.2.3. Планирование апериодических задач. 27
• 2.3.2.4. EDF. 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
• 2.4.2. Модель требований. 29
• 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. Планировщик заданий. 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
• 3.2.2.2. Работа. 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
• 3.3.2.1. Модель объектов. 35
• 3.3.2.2. Модель взаимодействий. 35
• 3.3.2.3. Поведенческая модель. 36
• 3.3.3. Статическая модель. 37
• 3.3.3.1. Модель классов. 37
• Заключение. 39
• Литература. 40
• Приложение 41