Реферат: Короткі характеристики найбільш поширених ОСРЧ

Рис.2. Продуктивність реального часу QNX Neutrino RTOS.

QNX Neutrino RTOS має малі часи обробки переривань, швидке перемикання контекстів. Інверсія пріоритетів долається за допомогою розподіленого успадкування пріоритетів. Спрощене моделювання активностей реального часу проводиться через синхронну передачу повідомлень. Вкладені переривання і фіксована верхня межа часу обробки переривання гарантують, що високопріоритетні переривання обробляються швидко з передбачуваним часом.

3. RTEMS

RTEMS (Real-Time Executive for Multiprocessor Systems) - це некомерційна операційна система реального часу для глибоко вбудованих систем [RTEMS]. Розробник системи компанія OAR (On-Line Applications Research Corporation, США). Система була створена на замовлення міністерства оборони США для використання в системах управління ракетними комплексами. Система розробляється для багатопроцесорних систем на основі відкритого вихідного коду на противагу аналогічним системам з закритим кодом. Система розрахована на платформи MS-Windows і Unix (GNU / Linux, FreeBSD, Solaris, MacOS X).

Ядро RTEMS забезпечує базову функціональність систем реального часу. У ці можливості входять

мультизадачність обробка;

робота в гомогенних і гетерогенних системах;

планування, кероване подіями, на основі пріоритетів;

планування з монотонною швидкістю;

взаємодію задач і синхронізація;

пріоритетне спадкування;

управління у відповідь перериванням;

розподіл динамічної пам'яті;

конфігурування системи для уповноважених користувачів;

переносимість на багато цільові платформи.

Ядро RTEMS відповідає за управління основною пам'яттю комп'ютера і віртуальною пам'яттю виконуваних процесів, за керування процесором і планування розподілу процесорних ресурсів між спільно виконуваними процесами, за управління зовнішніми пристроями і, нарешті, за забезпечення базових засобів синхронізації та взаємодії процесів. При цьому ядро використовує відповідні менеджери. До складу RTEMS входить набір наступних менеджерів: ініціалізації, завдань, переривань, годинника реального часу, таймер, семафорів, повідомлень, подій, сигналів, розділів, регіонів, двухпортової пам'яті, вводу / виводу, невиправних помилок, монотонною частоти, розширень користувача, багатопроцесорними. Прив'язка ОСРВ до апаратури проводиться за допомогою спеціальної бібліотеки підпрограм BSP (board support package) і спеціалізованих підпрограм для різних архітектур. До складу BSP входять програма ініціалізації апаратури і драйвери пристроїв. Підтримка в RTEMS мультипроцесорних систем дозволяє використовувати її для управління як однорідними, так і неоднорідними системами Ядро RTEMS автоматично враховує відмінності в архітектурі використовуваних процесорів, виконуючи у разі необхідності перестановку байтів і інші процедури. Це дозволяє здійснювати перехід на інше сімейство процесорів без значних змін системи.

ОСРВ RTEMS можна розглядати як набір компонентів, що забезпечують ряд базових сервісних функцій для програм користувача. Програмний інтерфейс програми складається з директив, розподілених по логічним розділами відповідних менеджерів. Функції, що використовуються декількома менеджерами, такі як розподіл процесорного часу, диспетчеризація і управління об'єктами, реалізовані в ядрі. Ядро містить також невеликий набір процедур, що залежать від типу використовуваного процесора: доступ до фізичної пам'яті, ініціалізація контролера переривань і периферійних пристроїв, специфічних для даного процесорного ядра, і т.д.

У ОСРВ RTEMS реалізуються наступні види міжпроцесорного взаємодії:

обмін даними між завданнями;

обмін даними між завданнями і програмами обробки переривань;

синхронізація між завданнями;

синхронізація між завданнями і програмами обробки переривань.

Функції, що дозволяють здійснювати ті чи інші види міжпроцесорного взаємодії, входять до більшості менеджерів RTEMS. Менеджери семафорів, повідомлень, подій, сигналів призначені виключно для здійснення міжпроцесорної взаємодії.

Менеджер семафорів. RTEMS підтримує стандартні виконавчі і семафори з лічильниками, що забезпечують синхронізацію і монопольний доступ до ресурсів.

Менеджер подій. Служить для синхронізації виконання завдань. Прапор події використовується завданням для того, щоб інформувати іншу задачу про виникнення певної події. Кожній задачі відповідають 32 прапори подій. Сукупність одного або більше прапорів називається набором подій. Одна задача може послати другий задачі набір подій, а також з'ясувати стан набору подій відповідною функцією.

Менеджер повідомлень. Служить для обміну між завданнями повідомленнями змінної довжини. Повідомлення передаються через черги типу FIFO ("першим прийшов, першим обслужений"). Є можливість посилки термінового повідомлення. Для кожної черги задається максимальна довжина повідомлення. Повідомлення можуть використовуватися для синхронізації завдань. Завдання може очікувати приходу певного повідомлення або перевіряти наявність повідомлення в черзі.

Менеджер сигналів. Використовується для асинхронного взаємодії між завданнями. Завдання може включати в себе процедуру обробки асинхронного сигналу, якій передається управління при отриманні сигналу. Прапор сигналу використовується завданням для того, щоб проінформувати іншу задачу про виникнення нештатної ситуації. Кожній задачі відповідають 32 прапори сигналів. Сукупність одного або більше прапорів називається набором сигналів.

Менеджер завдань. Забезпечує повний набір функцій для створення, видалення і управління завданнями. З точки зору RTEMS, завданням є найменша послідовність команд, яка може самостійно конкурувати за використання системних ресурсів. Кожній задачі відповідає блок контролю завдання TCB (Task Control Block). Цей блок є структурою, яка містить всю інформацію, що стосується виконання завдання. У процесі ініціалізації RTEMS виділяє TCB для кожного завдання, що є в системі. Елементи TCB змінюються відповідно до системними викликами, які виконуються додатком у відповідь на зовнішні запити. Блок TCB - це єдина внутрішня структура даних RTEMS, доступна додатком через додаткові процедури користувача. При перемиканні задач у TCB зберігається контекст завдання. При поверненні управління задачі її контекст відновлюється. При перезапуску завдання вихідний контекст завдання відновлюється відповідно зі стартовим контекстом, що зберігається в TCB. Завдання може знаходитися в одному з п'яти станів: виконання; готовність до виконання (управління може бути передано задачі); зупинка (завдання заблокована); сплячий режим (створена, але не запущена завдання); відсутність завдання (завдання не створена або видалена).

Ядро реального часу RTEMS підтримує 255 рівнів пріоритетів. Чим більше значення пріоритету, тим більше привілейованої є завдання. Кількість завдань, що мають однаковий пріоритет, не обмежена. Кожне завдання завжди має будь-якої рівень пріоритету, початкове значення якого присвоюється при створенні завдання і в подальшому може бути змінено. Режим виконання завдання визначається такими параметрами: витісняємість; обробка асинхронних запитів ASR (Asynchronous Signal Request); квантування часу; рівень переривання. Ці параметри використовуються для розподілу процесорного часу і зміни контексту завдання. Вони задаються користувачем при компіляції системи.

Параметр витісняємості визначає порядок передачі управління між завданнями. Якщо він включений, то завдання збереже контроль над процесором, поки вона перебуває в стані виконання, навіть якщо готова до виконання більш привілейована завдання. Якщо цей параметр вимкнено, то управління буде негайно передано задачі, що має більш високий пріоритет.