Режим реального времени

 

Кроме того, перечисленные системы уже много лет на рынке, имют массу применений в ответственных проектах, что является дополнительным фактором доверия к ним. И, наконец, разработчик ответственной системы с повышенными требованиями к надежности, купив коммерческую ОСРВ, не остается наедине с возможными проблемами, так как может пользоваться услугами технической поддержки поставщика.

 

Конечно, без ОСРВ пока нельзя обойтись во многих применениях, и они оправдывают себя в высоко технологичных проектах (тренажеры, уникальное оборудование) или при массовом количестве поставок (сотовые телефоны, анализаторы). В то же время существуют задачи, для решения которых требуется поддержка реального времени, но при этом большие затраты на разработку не окупятся.

 

Наверное, классические операционные системы реального времени остаются самым надежным решением при построении систем жесткого реального времени повышенной надежности. Однако систем с такими требованиями не так много в мире, который нас окружают. Возможны ли другие решения?

 

Заблуждается тот, кто считает, что ОС реального времени - недорогой инструмент. Приходится платить за среду разработки, дополнительное программное обеспечение, драйверы и каждую лицензию в отдельности, что часто выливается в круглую сумму. Конечно, во многих применениях без ОС реального времени пока обойтись нельзя. Они оправдывают себя в высокотехнологичных проектах (тренажеры, уникальное оборудование) или в массовых изделиях (сотовые телефоны, анализаторы). Однако в то же время существуют задачи, для решения которых требуется поддержка режима реального времени, но затраты на разработку не окупаются.

Куда податься?

 

Мечта любого разработчика - операционная система на все случаи. Чтобы и управляла, и печатала, и т. д. Однако универсальные ОС, такие как Windows NT и Unix, не предназначены для задач реального времени и зачастую с ними не справляются. Приведем достаточно типичный пример. Разработчик перенес свою программу из DOS в Unix. Программа должна сохранять на диске снятую с видеокамеры информацию, а также управлять работой камеры. В DOS все шло гладко, но при переходе в среду Unix появились задержки в передаче на камеру управляющих сигналов. В результате анализа ситуации выяснилось, что задачи пользователя простаивают из-за процесса sync, который призван синхронизировать кэш файловой системы при обращении к диску. Попытки отключить подкачку и установить программе управления камерой наивысших приоритетов результатов не дали.

 

Так как же быть разработчику? Закупать операционную систему реального времени? Или все же есть способ добиться предсказуемого поведения и компактной реализации при использовании традиционных операционных систем?

В настоящее время происходит активный процесс слияния универсальных OC и ОС реального времени. На программном рынке появляются различные инструменты поддержки режима реального времени, встраиваемые в привычные операционные системы. Этот класс продуктов обладает значительными преимуществами со стороны пользователей и программистов, сочетая в себе привычный пользовательский интерфейс, средства разработки программ и API-интерфейс реального времени. Правда, пока еще нет оснований утверждать, что подобные решения полностью заменят собой обычные системы реального времени. У традиционных ОС реального времени есть пока большое преимущество - встраиваемость и компактность. Однако и на этом рынке происходят изменения: корпорация Microsoft выпустила Windows NT Embedded (NTE), использование которой позволяет «ужать» NT до 8-10 Мбайт. Уже появились и продукты реального времени, рассчитанные на эту операционную систему, например, RTX.

 

А что же Unix? Традиционно, во многих ОС реального времени используются подмножества API-интерфейсов Unix, что сближает эти операционные системы с Unix. Существуют также полнофункциональные Unix-системы, поддерживающие режим реального времени.

 

Бурный рост популярности Linux побуждает разработчиков внимательнее присмотреться к этой операционной системе. У Linux много достоинств: открытость кода; большое количество сопутствующего программного обеспечения, пока в основном ориентированного на серверные применения; наличие неплохой документации на API-интерфейс и ядро операционной системы; работа на процессорах различных классов. В данный момент эта ОС готова к стабильной работе, а открытость ее исходных текстов и архитектуры наряду с растущей популярностью заставляет программистов переносить свои наработки на многие аппаратные платформы: SGI, IBM, Intel, Motorola и т.д. В частности, Motorola активно работает в своей традиционной сфере встраиваемых систем и продвигает на рынок продукт LinuxEmbedded. Вообще говоря, Linux прекрасно подходит для компактных встроенных применений; на рынке уже появились поставщики, предлагающие усеченные варианты этой операционной системы, которые занимают 1-2 Мбайт на жестком диске. В качестве примера можно привести проект Linux Router Project.

 

Для задач реального времени сообщество разработчиков Linux активно применяет специальные расширения - RTLinux, KURT и UTIME, позволяющие получить устойчивую среду реального времени. RTLinux представляет собой систему «жесткого» реального времени, а KURT (KU Real Time Linux) относится к системам «мягкого» реального времени. Linux-расширение UTIME, входящее в состав KURT, позволяет добиться увеличения частоты системных часов, что приводит к более быстрому переключению контекста задач.

Заключение:

В данной работе мы выполнили  поставленную цель и узнали,  что «Системой реального времени является такая система, корректность функционирования которой определяется не только корректностью выполнения вычислений, но и временем, в которое получен требуемый результат. Если требования по времени не выполняются, то считается, что произошел отказ системы» и многое другое. Выполнили все поставленные задачи и получили много интересной и полезной информации.

И так с развитием технологий системы реального времени нашли применения в самых различных областях. Особенно широко СРВ применяются в промышленности, включая системы управления технологическими процессами, системы промышленной автоматики, SCADA-системы, испытательное и измерительное оборудование, робототехнику. Применения в медицине включают в себя томографию, оборудование для радиотерапии, прикроватный мониторинг. СРВ встроены в периферийные устройства компьютеров, телекоммуникационное оборудование и бытовую технику, такую как лазерные принтеры, сканеры, цифровые камеры, кабельные модемы, маршрутизаторы, системы для видеоконференций и интернет-телефонии, мобильные телефоны, микроволновые печи, музыкальные центры, кондиционеры, системы безопасности. На транспорте СРВ применяются в бортовых компьютерах, системах регулирования уличного движения, управлении воздушного движения, аэрокосмической технике, системе бронирования билетов и т. п. СРВ находят применения и в военной технике: системах наведения ракет, противоракетных системах, системах спутникового слежения.

 

 

 

 

 

Литература

1. Мартин Дж. Программирование для вычислительных систем реального времени, М.:Наука, 1975г.
2. Сорокин С. Системы реального времени, статья, 1997
3. Матеев М.Д. и др. Windows 7. Полное руководство 2012 Изд. НиТ                      Санкт Петербург, 2012г
4. Янг С. Алгоритмические языки реального времени.
5. Гриценко Ю.Б. Системы реального времени: учебное пособие . - Томск: ТМЦДО, 2007