1. Основные критерии оценки срв. Временные диаграммы примеров. Расчёты количественных показателей срв.
Основные критерии оценки системы реального времени представляют собой некоторые интервалы времени, характеризующие свойства данной системы, а также ее возможности по решению задачи реального времени в совокупности с конкретным множеством внешних компонент и функций их параметров. Основой решения любой задачи реального времени является преобразование непрерывной переменной времени во множество дискретных точек. Интервал времени между соседними точками во множестве является единицей внутреннего счета времени(dtсист). Следовательно, интервалы времени меньше dtсист не различаются системой.
dtсист является главным количественным критерием оценки свойств каждой системы реального времени. Величина интервала dtсист является минимально возможным интервалом дискретизации всех непрерывных функций внешних компонент.
Величина интервала дискретизации непрерывных функций в соответствии с их динамическими свойствами определяет совокупность погрешностей отображения непрерывных функций в цифровую среду вычислителя СРВ. Таким образом, значение dtсист определяет возможность решения единой задачи для заданной совокупности функций внешних компонент с учетом скорости изменения их во времени.
Нахождение параметра Δt системы базируется на определении множества интервалов обмена вычислителя с каждым из непрерывных параметров (fi), то есть на знании множества интервалов обмена вычислителя с каждой из функций. Интервал обмена Δt обм_fi – вычислителя с каждой из функций – может быть постоянной величиной на всём интервале технологического цикла или реализован асинхронно (учитывать реальную длительность обработки данной функции).
Δt обмена каждой из функций находится таким образом, чтобы обеспечить заданную погрешность отображения данной функции. Для этого необходимо рассмотреть диаграмму изменения каждой из функций на всём интервале технологического цикла. На данном интервале для каждой функции находится точка, в которой скорость изменения параметра во времени максимальна. В области этой точки и располагается интервал, на котором возникает наибольшее значение погрешности отображения. В соответствии с этим в области этой точки и находим значение Δt обмена, которое будет достаточно для отображения данной функции, не превышая заданную погрешность на всём интервале ТЦ.
В области точки с максимальной скоростью изменения функции откладываем заданное значение погрешности, и проекция на ось времени даёт нам требуемое значение обмена Δt(fi).
Функции объекта могут быть заданы аналитически или таблично. Аналитическое задание предполагает наличие математического описания функции, обеспечивающего расчёт значений функции на всём интервале ТЦ. Табличное задание является результатом обработки экспериментального осциллографирования параметра. При аналитическом задании функции точка, в области которой определяется Δt обмена, нужная точка находится в соответствии с экстремумом первой производной функции. При табличном задании данная точка определяется вычислительным моделированием изменения функции на всём интервале.
Методика расчёта Δt системы включает в себя последовательность следующих этапов:
Расчёт множества максимальных значений интервалов обмена для каждой из функций в соответствии с заданными погрешностями их отображения.
Выбирается минимальное значение из множества
=min(
)Расчёт Δt системы на основе найденного минимального интервала обмена.
2. Назначение и множество функций систем реального времени. Сферы внедрения систем реального времени в отрасли народного хозяйства и научных исследованиях. Особенности СРВ и интерфейса пользователя в их составе.
Системы реального времени предназначены для решения единой задачи в комплексе со множеством внешних компонент и при непосредственном участии пользователя. Особенности систем реального времени основываются на особенностях решаемой задачи. Совокупность особенностей решаемых задач и, соответственно, вычислителей для их решения позволяют выделить такие системы в отдельный класс – системы реального времени.
Системы реального времени являются основой для построения любой автоматизированной системы контроля и управления параметрами технологических процессов.
Особенности областей применения существенно определяют и особенности аппаратной структуры систем реального времени, то есть микропроцессорных систем управления. В соответствии с этим основные области применения систем реального времени однозначно соответствуют областям применения микропроцессорных систем управления. Наибольшей особенностью обладают системы реального времени применяемые:
- автоматизация научных исследований;
- автоматизация промышленного производства;
- автоматизация управления подвижными объектами.
Особенности аппаратно-программных структур реального времени полностью определяются особенностями процессов в каждой из автоматизируемых областей. Особенности систем реального времени включают в себя особенности построения всех составляющих вычислительной системы. Системы реального времени обладают отличительными характеристиками в структурах аппаратных средств, в организации интерфейсных взаимодействий, в построении системного программного обеспечения, которое управляет вычислительными процессами в системе.
На интерфейсном уровне особенностью систем реального времени является наличие обязательного дополнительного интерфейса со внешними компонентами. Кроме этого функции интерфейса вычислителя с пользователем обладают существенными особенностями по сравнению с универсальными системами.
Интерфейс пользователя в составе систем реального времени обеспечивает эффективное участие пользователя в решении единой задачи. Поскольку задача решается в темпе реального времени, то и к интерфейсу пользователя предъявляются требования наблюдения и управления процессами в реальном времени.
При проектировании интерфейса пользователя необходимо учитывать, что пользователи являются специалистами в области автоматизируемого технологического процесса. В соответствии с этим интерфейс пользователя должен быть проблемно-ориентированным. Это обеспечивается проектированием структуры интерфейса и его алфавита на основе профессиональной лексики в области данного технологического процесса.