Ma'ruza Real vaqt tizimlarining asosiy tushunchalari. Real vaqt tizimlarining tuzilishi, tarkibi va asosiy texnik va texnologik ko'rsatkichlari

RTOS ning asosiy ilovalari
Uzoq vaqt davomida RTOS ning asosiy foydalanuvchilari harbiy va kosmik sanoat edi. Endi vaziyat keskin o'zgardi va RTOSni hatto iste'mol tovarlarida ham topish mumkin.
RTOSni qo'llashning asosiy yo'nalishlari:

• 
  Harbiy va kosmik hududlar: havo-desant va o'rnatilgan jihozlar:
  

• 
  o'lchash va nazorat qilish tizimlari, radarlar;
  
• 
  raqamli video tizimlar, simulyatorlar;
  
• 
  raketalar, joylashuvni aniqlash va er bilan bog'lash tizimlari.
  

• 
  Sanoat:
  

• 
  ishlab chiqarishni avtomatik boshqarish tizimlari (APCS) (kompyuter yordamida ishlab chiqarish (CAM)), avtomatik jarayonni boshqarish tizimlari (APCS);
  
• 
  avtomobil: simulyatorlar, dvigatelni boshqarish tizimlari, avtomatik debriyaj, blokirovkaga qarshi g'ildiraklar ...
  
• 
  energiya: ma'lumot to'plash, ma'lumotlar va uskunalarni boshqarish ...
  
• 
  telekommunikatsiyalar: aloqa uskunalari, tarmoq kommutatorlari, telefon stansiyalari...
  
• 
  bank uskunalari (masalan, ko'pgina bankomatlarda QNX RTOS ishlaydi).
  

• 
  Iste'mol tovarlari:
  

• 
  mobil telefonlar, masalan, GSM telefonlari pSOS RTOS bilan ishlaydi;
  
• 
  raqamli televidenie dekoderlari;
  
• 
  raqamli televideniye (multimedia, video serverlar...);
  
• 
  kompyuter va ofis uskunalari (printerlar, nusxa ko'chirish mashinalari), masalan, fakslarda Yx Work RTOS, CD-ROM disklarida VRTX32 RTOS ishlatiladi.
  

E'tibor bering, RTOS ko'pincha bir nechta versiyalarda mavjud: to'liq va qisqartirilgan, tizim hajmi bir necha kilobayt bo'lsa.


RTOS ishlayotgan uskunaning xususiyatlari
RTOS qo'llaniladigan hisoblash qurilmalarini shartli ravishda uch guruhga bo'lish mumkin.

1. 
   "Oddiy" kompyuterlar. Mantiqiy qurilma ish stoli tizimlari bilan bir xil. Uskuna qurilmasi biroz boshqacha. Texnik muammo yuzaga kelganda minimal ishlamay qolishini ta'minlash uchun protsessor, xotira va h.k. "passiv" deb ataladigan asosiy plataning maxsus ulagichiga o'rnatilgan olinadigan taxtaga joylashtirilgan. Periferik boshqaruv platalari va boshqa jihozlar ushbu platadagi boshqa ulagichlarga kiritilgan. Kompyuterning o'zi chang va mexanik shikastlanishdan himoya qilishni ta'minlaydigan maxsus korpusga joylashtirilgan. Suyuq kristall displeylar ko'pincha monitor sifatida ishlatiladi, ba'zan esa sensorli qoplamali.
   

Iqtisodiy sabablarga ko'ra, ushbu kompyuterlarning protsessorlarida Intel 80x86 oilasi ustunlik qiladi.
Bunday hisoblash tizimlari odatda sanoat yoki boshqa uskunalarni bevosita boshqarish uchun ishlatilmaydi. Ular asosan sanoat kompyuterlari va o'rnatilgan kontrollerlar bilan o'zaro aloqada bo'lish, asbob-uskunalar va texnologik jarayonning holatini ko'rish uchun terminallar bo'lib xizmat qiladi.
Bunday kompyuterlarda "oddiy" operatsion tizimlar ko'pincha ularni "real vaqt" talablariga moslashtiradigan qo'shimcha dasturiy ta'minot paketlari bilan operatsion tizimlar sifatida ishlatiladi.

2. 
   Sanoat kompyuterlari. Ular bitta platadan iborat bo'lib, ular joylashgan: protsessor, xotira kontrolleri, 4 turdagi xotira:
   

• 
  Y, faqat o'qish uchun xotira (ROM), bu erda RTOSning o'zi odatda joylashgan; odatiy sig'im - 500 Kb;
  
• 
  RAM, tasodifiy kirish xotirasi (RAM, tasodifiy kirish xotirasi), bu erda RTOS kodi va ma'lumotlar yuklanadi; odatda dinamik xotira (dinamik RAM, DRAM) asosida tashkil etiladi; odatiy sig'im - 16 MB;
  
• 
  statik operativ xotira (SRAM) (RAM bilan bir xil, lekin platadagi akkumulyatordan quvvatlanadi), unda elektr quvvati o'chirilganda yo'qolmasligi kerak bo'lgan muhim ma'lumotlar mavjud; odatiy sig'im - 2 MB; ma'lumotlarni saqlashning odatiy muddati - 5 yil;
  
• 
  RTOS uchun disk vazifasini bajaradigan flesh-xotira (flesh-RAM) (elektr dasturlashtiriladigan ROM); odatiy sig'im - 4 MB;
  

periferik kontrollerlar: SCSI (Kichik kompyuter tizimi interfeysi), Ethernet, COM portlari, parallel port, bir nechta dasturlashtiriladigan taymerlar. Kengash shuningdek, kompyuter tashqi qurilmalarni boshqaradigan boshqaruvchi va avtobus ulagichini ham o'z ichiga oladi. Aksariyat hollarda VME avtobusi yaqinda Compact PCI avtobusi tomonidan to'ldirilgan avtobus sifatida ishlatiladi.
E'tibor bering, SCSI kontrolleri mavjudligiga qaramay, RTOS odatda disk drayvlarsiz ishlaydi, chunki ikkinchisi ishonchlilik, tebranish qarshiligi, o'lcham va quvvat yoqilgandan keyin tayyor vaqt bo'yicha real vaqt tizimlari uchun talablarga javob bermaydi.
Kengash maxsus qutiga (sandiq) joylashtiriladi, unda avtobus konnektorlari ajratiladi va quvvat manbai o'rnatiladi. Koson to'g'ri harorat sharoitlarini, chang va mexanik shikastlanishdan himoya qilishni ta'minlaydi. Analog-raqamli va/yoki raqamli-analog konvertorlar (ADC va/'yoki DAC) platalari bir xil korpusga o'rnatilgan. (analogdan raqamli va / yoki raqamli analogga o'zgartirgichlar, ADC va / yoki DAC), ular orqali boshqaruv ma'lumotlarini, vosita boshqaruv platalarini va boshqalarni kiritish / chiqarish amalga oshiriladi. Boshqa bir xil (yoki turli) sanoat kompyuterlari ko'p protsessorli tizimni tashkil etuvchi bir korpusga joylashtirilishi mumkin.
Sanoat kompyuterlarining protsessorlari orasida PowerPC (Motorola - IBM) va Motorola 68xxx (Motorola) oilalari protsessorlari ustunlik qiladi. SPARC (SUN), Intel 80x86 (Intel), ARM (ARM), Intel 80960x (Intel) oilalarining protsessorlari ham mavjud. Protsessorni tanlashda hal qiluvchi omillar eng past soat tezligida talab qilinadigan ishlashni olish va shuning uchun eng kam quvvat sarfi, shuningdek, vazifalarni eng tez almashtirish va uzilishlarga javob berish vaqtlari. Biz butun tizimning yuqori nosozlikka bardoshliligini olish nuqtai nazaridan protsessor quvvatining kam sarflanishi muhimligini ta'kidlaymiz, chunki protsessorning past harorati sovutish foniysiz ishlashga imkon beradi, bu juda ishonchsiz mexanik qurilma. .
Sanoat kompyuterlari sanoat yoki boshqa jihozlarni bevosita boshqarish uchun ishlatiladi. Ularda ko'pincha monitor va klaviatura bo'lmaydi va ularga ketma-ket port (COM port) yoki Ethernet orqali ulangan "oddiy" kompyuterlar ular bilan o'zaro ta'sir qilish uchun xizmat qiladi.

3. 
   O'rnatilgan tizimlar. Ular nazorat qiladigan uskunaning ichiga o'rnatiladi. Katta uskunalar (masalan, lokomotiv yoki samolyot) uchun ular dizayn jihatidan sanoat kompyuterlari bilan bir xil bo'lishi mumkin. Kichikroq uskunalar (masalan, printer) uchun ular ushbu uskunaning boshqa elektron komponentlari bilan bir xil platada joylashgan tegishli elementlarga ega protsessor bo'lishi mumkin. Miniatyura uskunalari (masalan, mobil telefon) uchun tegishli elementlarga ega protsessor ushbu uskunaning yirik integral sxemalaridan birining bir qismi bo'lishi mumkin.
   

Keyinchalik, RTOS kompyuteri ostida biz sanoat kompyuterini nazarda tutamiz. Keling, sanoat kompyuterida ishlash zarurati bilan bog'liq bo'lgan RTOS-ning asosiy xususiyatlarini ta'kidlaymiz.

• 
  Tizim ko'pincha disksiz kompyuterda ishlashi va ROMdan yuklanishi kerak. Shuni dastidan; shu sababdan:
  

• 
  tizim hajmi juda muhim;
  
• 
  ROM maydonini tejash uchun tizimning bir qismi ko'pincha siqilgan shaklda saqlanadi va kerak bo'lganda RAMga yuklanadi;
  
• 
  tizim tez-tez kodni operativ xotirada ham, ROMda ham bajarishga imkon beradi;
  
• 
  agar operativ xotirada bo'sh joy bo'lsa, tizim tez-tez sekin ROMdan tezroq RAMga o'zini ko'chiradi;
  
• 
  tizimning o'zi kompilyatsiya qilinadi, bog'lanadi va sanoat kompyuteriga ketma-ket port yoki Ethernet orqali ulangan boshqa "oddiy" kompyuterda yuklanadigan modulga aylantiriladi; Buning uchun maxsus o'zaro platforma ishlab chiquvchi asboblar to'plami talab qilinadi, chunki ikkita kompyuterdagi protsessorlar va/yoki operatsion tizimlar bir-biriga mos kelmaydi.
  

• 
  Tizim, iloji bo'lsa, protsessorlarning eng keng doirasini qo'llab-quvvatlashi kerak, bu esa iste'molchiga mos quvvatga ega protsessorni tanlash imkonini beradi.
  
• 
  Tizim, iloji bo'lsa, kompyuter platasiga va umumiy avtobus orqali boshqaradigan platalarga o'rnatilishi mumkin bo'lgan eng keng turdagi maxsus jihozlarni (periferik kontrollerlar, taymerlar va boshqalar) qo'llab-quvvatlashi kerak.
  
• 
  Shubhasiz, to'liq boshqaruv tizimini olish uchun sanoat kompyuteri, ADC va / yoki DAC platasi, sandiq va RTOS etarli emas. Bundan tashqari, muayyan sanoat uskunalarini bevosita boshqaradigan dastur yozishingiz kerak. Buning uchun (oʻzaro platforma) ishlab chiquvchi asboblar toʻplami talab qilinadi, uning narxi yuqorida sanab oʻtilgan komponentlarning umumiy narxidan oshishi mumkin. To'g'ri, faqat ishlab chiquvchiga ushbu asboblar to'plami kerak va natijada olingan dastur ko'plab kompyuterlarda ishlashi mumkin.
  
• 
  RTOS uchun muhim parametr - bu uzilishga javob berish vaqti (bu apparat kechikishi va dasturiy ta'minotning kechikishi yig'indisi), shuningdek, bu vaqtning prognoz qilinishi.