Національний аерокосмічний університет ім. М.Є.Жуковського "хаі"
Спеціальність 7.080403. Курс 5.
Учбова дисципліна "Проектування ПЗ для спеціалізованих автоматизованих систем"
Екзаменаційний квиток № 2
Апаратні платформи для СРЧ.
2.1. Особенности оборудования, на котором работают срв
Вычислительные установки, на которых применяются СРВ, можно
условно разделить на три группы.
1. "Обычные" компьютеры. По логическому устройству совпадают с
настольными системами. Аппаратное устройство несколько отличается.
Для обеспечения минимального времени простоя в случае технической
неполадки процессор, память и т.д. размещены на съемной плате,
вставляемой в специальный разъем так называемой "пассивной" основ-
ной платы. В другие разъемы этой платы вставляются платы перифе-
рийных контроллеров и другое оборудование. Сам компьютер помеща-
ется в специальный корпус, обеспечивающий защиту от пыли и механи-
ческих повреждений. В качестве мониторов часто используются жидкок-
ристалические дисплеи, иногда с сенсочувствительным покрытием. По
экономическим причинам среди процессоров этих компьютеров домини-
рует семейство совместимых с Intel 80x86.
Подобные вычислительные системы обычно не используются для
непосредственного управления промышленным или иным
оборудованием. Они в основном служат как терминалы для
взаимодействия с промышленными компьютерами и встроенными
контроллерами, для визуализации состояния оборудования и
технНоал тоагикичхе сккоомгопь пюртоецреасхс ав. качестве операционных систем часто исполь-
зуются "обычные" операционные системы с дополнительными про-
граммными комплексами, адаптирующими их к требованиям "реального
времени".
2. Промышленные компьютеры. Состоят из одной платы, на которой
размещены: процессор, контроллер памяти, память 4-х видов:
– ПЗУ, постоянное запоминающее устройство (ROM, read-only
memory), где обычно размещена сама ОСРВ;
– ОЗУ, оперативное запоминающее устройство (RAM, random
access memory) обычно организовано на базе динамической
памяти (dynamic RAM, DRAM);
– статическое ОЗУ (static RAM, SRAM) (то же, что и ОЗУ, но пи-
тается от имеющейся на плате батарейки), где размещаются
критически важные данные, которые не должны пропадать
при выключении питания; типичное время сохранения данных
- 5 лет;
– флеш-память (flash RAM) (электрически программируемое
ПЗУ), которое играет роль диска для СРВ.
На плате находится также контроллеры периферийных устройств:
SCSI (Small Computer System Interface), Ethernet, COM портов, парал-
лельного порта, несколько программируемых таймеров, контроллер и
разъем шины, через которую компьютер управляет внешними устройст-
вами.
Плата помещается в специальный корпус (крейт), в котором разве-
дены разъемы шины и установлен блок питания. Корпус обеспечивает
надлежащий температурный режим, защиту от пыли и механических по-
вреждений. В тот же корпус вставляются платы аналого-цифровых
и/или цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и/или ЦАП) (analog
to digital and/or digital to analog converters, ADC and/or DAC), через ко-
торые осуществляется ввод/вывод управляющей информации, платы
управления электромоторами и т.п.
Промышленные компьютеры используются для непосредственного
управления промышленным или иным оборудованием. Они часто не
имеют монитора и клавиатуры, и для взаимодействия с ними служат
"обычные" компьютеры, соединенные с ними через последовательный
СОМ-порт или Ethernet.
Рисунок 5. Внешний вид модуля микроконтролера LOGO! фирмы
Siemens (в базовом варианте 24 дискретных и 8 аналоговых входов, 16
дискретных выходов).
Отметим основные особенности СРВ, диктуемые необходимостью ее
работы на промышленном компьютере. Система часто должна работать
на бездисковом компьютере и осуществлять начальную загрузку из ПЗУ.
В силу этого:
− критически важным является размер системы;
− для экономии места в ПЗУ часть системы часто хранится в
сжатом виде и загружается в ОЗУ по мере необходимости;
− система часто позволяет исполнять код как в ОЗУ, так и в
ПЗУ;
− при наличии свободного места в ОЗУ система часто копирует
себя из медленного ПЗУ в более быстрое ОЗУ;
− сама система компилируется, линкуется и превращается в за-
грузочный модуль на другом, "обычном" компьютере, связан-
ном с промышленным компьютером через последовательный
порт или Ethernet; это требует специального кроссплатфор-
менного инструментария u1088 разработчика, поскольку типы про-
цессоров и/или операционных систем на этих двух компьюте-
рах не совпадают.
3. Встраиваемые системы. Устанавливаются внутрь оборудования,
которым они управляют. Для крупного оборудования (например, ло-
комотив или самолет) могут по исполнению совпадать с промыш-
ленными компьютерами. Для оборудования поменьше (например,
принтер) могут представлять собой процессор с сопутствующими
элементами, размещенный на одной плате с другими электронными
компонентами этого оборудования. Для миниатюрного оборудова-
ния (например, мобильный телефон) процессор с сопутствующими
элементами может быть частью одной из больших интегральных
схем этого оборудования.
Інверсія пріоритетів
Инверсия приоритетов - ситуация, когда более приоритетная задача блокирована менее приоритетной, владеющей разделяемым ресурсом, требуемым более приоритетной задаче
Голодание (starvation) - это состояние потока, когда он не получает ресурсов процессора.
Взаимоблокировка, или тупик (deadlock) – группа процессов находится в тупиковой ситуации, если каждый процесс из группы ожидает события, которое может вызвать только другой процесс из этой же группы.
Пример инверсии приоритетов
Прч<Прт<Прп
Прч-приоритет читателя
Прт-приоритет транжира
Прп – приоритет списателя
Из этой ситуации следует что будет заблокирован не только поток читателя но и писателя
Сущность взаимоблокировки
2 процесса которые используют 2 устройства но в различной очередности
4 условия возникновения тупиков
1. Условие взаимоисключения (Mutual exclusion). Суть: каждый ресурс выделен в точности одному процессу либо доступен, а процессы требуют монопольного управления к выделенным ресурсам.
2. Условие ожидания ресурсов (Hold and wait). Суть: процессы удерживаю за собой уже выделенные ресурсы и выжидают выделение дополнительных
3. Условие неперераспределяемости (No preemtion). Суть: ресурсы нельзя забрать, процесс может их вернуть самостоятельно.
4. Условие кругового ожидания (Circular wait). Существует кольцевая цепь процессов, в которой каждый из процессов удерживает 1 или более ресурсов требующихся другим процессам.
Затверджено на засіданні кафедри 603.
Протокол № __1_ від "_28_" ___08___ 2009 р.
Зав. кафедрою ___________ /Туркін І.Б/
Екзаменатор __________ /Туркін І.Б./