2 Схема устройства

Н а рис.1 представлена структурная схема устройства.

Рис. 1 Структурная схема устройства.

3 Операционная система

Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Однозадачные ОС могут выполнять в одно и то же время не более одной задачи, а многозадачные ОС способны одновременно управляться с несколькими процессами, деля между ними мощность компьютера, и как следствие время их выполнения увеличивается из-за переключения с одной задачи на другую.

В ОС управления винтовкой в один момент времени будет выполняться только одна программа, опрашивающая все устройства, обрабатывающая данные от них и путем прерываний, выводящая данные на экран и прицел, а так же выполнение автоподводки. Требуется высокая скорость выполнения задачи, а многозадачность не требуется, поэтому выбрана однозадачная ОС.

Монолитное ядро. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве. Это такая схема операционной системы, при которой все компоненты её ядра являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путём непосредственного вызова процедур.

• Достоинства: Скорость работы, упрощённая разработка модулей.

• Недостатки: Поскольку всё ядро работает в одном адресном пространстве, сбой в одном из компонентов может нарушить работоспособность всей системы.

Микроядро предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием. Большая часть работы осуществляется с помощью специальных пользовательских процессов, называемых сервисами.

• Достоинства: Устойчивость к сбоям оборудования, ошибкам в компонентах системы. Основное достоинство микроядерной архитектуры — высокая степень модульности ядра операционной системы.

• Недостатки: Передача данных между процессами требует накладных расходов.

Модификация устройства не предполагается, а так же будет очень тщательная разработка и тестирование ОС, поэтому достоинства микроядра имеют приоритет ниже, чем у монолитного ядра, в виду критического требования к скорости работы ОС.

Таким образом, выбрана однозадачная ОС на основе монолитного ядра.

4 Управление памятью

Существуют два основных метода управления памятью:

• Без использования дискового пространства

• С использованием дискового пространства

В ОС винтовки выполняется всего одно программа, и ресурсы устройства позволяют полностью разместить программу в ОЗУ, вследствие чего отпадает необходимость использовать взаимодействие с медленным дисковым пространством.

Существует четыре вида управления памятью ОС без использования дискового пространства:

• Однозадачная система без подкачки на диск

• Многозадачность с фиксированными разделами

• Распределение памяти разделами переменной величины

• Перемещаемые разделы

Ввиду однозадачности ОС устройства, выбор очевидным образом падает на однозадачную систему без подкачки на диск.

О

Рис. 2 Распределение ОЗУ

днозадачная система без подкачки на диск — в системе присутствует только одна задача, при этом память разделяется между программой и ОС. Нет преобразований виртуальных адресов в физические, программа будет загружаться по одному и тому же адресу, поэтому программист должен использовать прямую адресацию. На рис.2 представлена схема использования ОЗУ в ОС винтовки.

.

И спользуется кэш процессора, для уменьшения среднего времени доступа к данным, хранящимся в оперативной памяти. Содержимое кэш-памяти представляет собой совокупность записей обо всех загруженных в нее элементах данных.

К

Рис. 3 Кэш-память

аждая запись об элементе данных включает в себя адрес, который этот элемент данных имеет в оперативной памяти, и управляющую информацию: признак модификации и признак обращения к данным за некоторый последний период времени.

• Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли нужные данные в кэш-памяти; кэш-память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по содержимому - значению поля "адрес в оперативной памяти", взятому из запроса.

• Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то они считываются из нее, и результат передается в процессор.

• Если нужных данных нет, то они вместе со своим адресом копируются из оперативной памяти в кэш-память, и результат выполнения запроса передается в процессор. При копировании данных может оказаться, что в кэш-памяти нет свободного места, тогда выбираются данные, к которым в последний период было меньше всего обращений, для вытеснения из кэш-памяти. Если вытесняемые данные были модифицированы за время нахождения в кэш-памяти, то они переписываются в оперативную память. Если же эти данные не были модифицированы, то их место в кэш-памяти объявляется свободным.

На рис.3 представлена схема работы с кэша.