Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Механизмы реального времени. Распределение ресурсов



Так как любая современная ОС является многозадачной и, соответственно, в любой момент времени может выполняться несколько процессов, то необходимо обеспечивать приемлемое время реакции для каждого из них. В связи с этим рассмотрим основные механизмы реального времени: планирование задач, межзадачное взаимодействие.

Планирование задач. В ОС общего назначения каждому процессу выделяется квант времени на владение ресурсами процессора, который вырабатывается процессом полностью. В ОС РВ принят другой подход. Выполнение любого процесса может быть прервано до окончания выделенного ему кванта времени. Это происходит, если в очередь поступает процесс с б`ольшим приоритетом.

Планировщик процессов запускается всегда, если какой-либо процесс изменил свое состояние после получения сообщения или в результате аппаратного прерывания.

К механизмам межзадачного взаимодействия относятся семафоры, разделяемая память, сообщения и др., позволяющие синхронизировать процессы и обеспечивать быстрый обмен информацией между ними.

Другие особенности:

· Возможность переключения процессов во время выполнения системной фазы ядра.

· Возможность блокировки страниц в оперативной памяти, что позволяет ускорить переключение контекстов и запуск процессов.

· Средства ускорения работы с диском (например, кэширование дисков), что позволяет повысить быстродействие за счет хранения в ОП часто используемых дисковых блоков.

Архитектура микроядра. Современные ОС РВ имеют микроядерную архитектуру. В микроядро включены только основные функции: управление памятью и процессами, обработка прерываний, обработка системных вызовов, сообщений. Драйверы, файловая система и другие функции вынесены за пределы ядра. Это позволяет значительно сократить время реакции на события.

Модульный принцип. Масштабируемость. Разные функциональные компоненты ОС РВ реализованы в виде отдельных модулей. Такие ОС являются масштабируемыми и расширяемыми. Исходя из требований задачи, можно создавать как миниатюрные ОС, так и крупномасштабные сетевые многопользовательские системы. Существует возможность добавления драйверов для нестандартных устройств ввода/вывода.

Аппаратная поддержка. Операционные системы реального времени работают на различных платформах (Intel, Motorola, Siemens…). ОС РВ с аппаратной платформой, на которой она реализована, называется целевой системой. На сегодняшний день потребность в памяти составляет около 20 Мб, однако разработчики стараются уменьшить этот размер.

Работа в вычислительных сетях.ОС РВ поддерживают работу во всех современных типах вычислительных сетей. Свойства сетей:

· Являются средствами взаимодействия УВК и промышленных контроллеров.

· Имеют прозрачный доступ к узлам сети.

· Отвечают требованиям надежности и отказоустойчивости.

· Содержат программные средства защиты от несанкционированного доступа.

Соответствие стандартам. ОС РВ обладают следующими возможностями:

· Удовлетворяют общепринятым международным стандартам и соглашениям, что обеспечивает мобильность приложений.

· Поддерживают стандартные протоколы для создания сетевых конфигураций.

· Имеют дружественный пользователю интерфейс общения.

· Осуществляют поддержку стандартных систем управления базами данных.

Средства разработки. Приложения реального времени разрабатываются на инструментальном компьютере. Разработка и отладка приложений для ОС РВ осуществляется в среде распространенных ОС общего назначения. Некоторые ОС РВ имеют «резидентные» средства разработки, исполняемые в среде самой ОС РВ.


Архитектура ОС_РВ

В своем развитии ОСРВ строились на основе следующих архитектур

  • Монолитная архитектура. ОС определяется как набор модулей, взаимодействующих между собой внутри ядра системы и предоставляющих прикладному ПО входные интерфейсы для обращений к аппаратуре. Основной недостаток этого принципа построения ОС заключается в плохой предсказуемости её поведения, вызванной сложным взаимодействием модулей между собой.
  • Уровневая (слоевая) архитектура. Прикладное ПО имеет возможность получить доступ к аппаратуре не только через ядро системы и её сервисы, но и напрямую. По сравнению с монолитной такая архитектура обеспечивает значительно большую степень предсказуемости реакций системы, а также позволяет осуществлять быстрый доступ прикладных приложений к аппаратуре. Главным недостатком таких систем является отсутствие многозадачности.

· Архитектура «клиент-сервер». Основной её принцип заключается в вынесении сервисов ОС в виде серверов на уровень пользователя и выполнении микроядром функций диспетчера сообщений между клиентскими пользовательскими программами и серверами — системными сервисами. Преимущества такой архитектуры:

1. Повышенная надёжность, так как каждый сервис является, по сути, самостоятельным приложением и его легче отладить и отследить ошибки;

2. Улучшенная масштабируемость, поскольку ненужные сервисы могут быть исключены из системы без ущерба к её работоспособности;

3. Повышенная отказоустойчивость, так как «зависший» сервис может быть перезапущен без перезагрузки системы.

Архитектуры операционных систем реального времени
Монолитная архитектура Уровневая (слоевая) архитектура Архитектура «клиент–сервер»

 





©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.