3. Обобщённая структура программного обеспечения систем реального времени. Множество функций отдельных структурных элементов.
Основной функцией СПО является организация вычислительных процессов в среде множества проблемных задач, при которой соблюдаются требования и ограничения на параметры реального времени. Поддержка функций управления вычислительными процессами включает в себя взаимодействие системного и проблемного программного обеспечения по управлению, а также обеспечение информационного взаимодействия проблемных задач с параметрами внешних компонент и с параметрами интерфейса пользователя.
Организация вычислительного процесса возлагается на супервизор реального времени. Он получает управление по сигналам внутреннего таймера с периодом, характеризующим данную систему - Δt системы. В соответствии с этими сигналами реализуется счёт внутреннего времени и управление периодической проблемной обработкой. Учёт качественных изменений в структуре объекта реализуется сигналами, поступающими от инициативных информационных каналов. Это – сигналы прерывания. Данные сигналы обрабатываются супервизором, и в результате он вызывает на исполнение назначенную задачу обработки. Поддержка информационного взаимодействия проблемных задач с функциями объекта fi реализуется в структуре СПО множеством программ обмена – драйверами соответствующих информационных каналов.
Интерфейс пользователя в СРВ может реализовать две функции:
Участие в организации вычислительных процессов
Реализация взаимодействия с информацией проблемных задач
В составе функций управления, которые обрабатываются супервизором, обеспечивается возможность управления состояниями некоторых проблемных задач или управления некоторыми параметрами реального времени.
Результатом организации вычислительных процессов является получение в среде проблемных задач достоверного решения единой задачи.
4. Организация обработки прерываний в системах реального времени. Особенности требований к разработке задач обработки прерываний.
Источником проблемных прерываний являются датчики, сигналы которых поступают при возникновении в объекте скачкообразных качественных изменений состояния. Сигналы таких датчиков поступают в вычислитель через инициативные информационные каналы. Основной особенностью инициативных каналов является выдача в вычислитель сигнала аппаратного прерывания при изменении состояния сигнала датчика.
Независимо от назначенного способа обработки первичная обработка сигналов прерывания всегда выполняется средствами модуля супервизора. Получив прерывание, супервизор оценивает назначенный способ обработки этого сигнала и соответствующим образом организует вызов проблемной задачи. Основными способами обработки являются:
Немедленная обработка
Приведенная обработка.
При немедленной обработке супервизор передает управление задаче с минимально возможной задержкой. Величина задержки определяется соотношением приоритета вновь поступившего сигнала и процесса, который на данный момент занимает систему – вычислитель. Если приоритет нового сигнала выше – супервизор сразу передает управление задаче обработки. В противном случае обработка откладывается и задача ставится в очередь немедленной обработки. Для задач немедленной обработки накладываются функциональные ограничения, поскольку они будут исполняться в среде обработки прерывания.
При использовании приведенной обработки супервизор никогда по сигналу прерывания не вызывает задачу. Задача всегда ставится в очередь приведенной обработки. Разбор очереди выполняется супервизором при вызове по сигналам таймера, при этом для каждой задачи проверяется истинность некоторого условия, в соответствие с которым и начинается, т.е. приводится к этому моменту обработка – вызов задачи. Задачи всегда вызываются в фоновом режиме без ограничений.
Для задач с немедленной обработкой обязательным параметром, обеспечивающим возможность реализации супервизором управление вызовом задачи, является наличие значения приоритета данного события или данной задачи обработки.
5. Синхронизация информационного обмена у СРВ с распределёнными терминальными элементами формирователей и исполнительных устройств технологических объектов.
Сигналы внешних прерываний поступают в вычислитель в произвольный момент времени, который не синхронизирован с моментами ti (сигналы таймера). В соответствии с этим время такого события (tj) не соответствует текущему значению счетчика времени. Для фиксации значения времени этого события поступают одним из двух способов: если в тз точность учета моментов поступления сигналов внешних прерываний не предусматривается выше значения tсистемы, то в качестве значения времени принимается текущее значение счетчика внутреннего времени. Если для некоторых сигналов требуется фиксация времени с максимальной точностью и значение дельта t системы не устраивает, то супервизор РВ в качестве значения времени фиксирует два числа: текущее значение внутреннего счетчика времени и значение смещения, относительно текущего внутреннего времени (дельта tj). Величина смещения получается за счет опроса таймера «на лету». В этом случае достигается точность дельта tпогр. Двойной счет времени увеличивает длительности обработки интервалов времени по отношению к данному событию и, соответственно, снижается эффективность СПО. В соответствие с этим такой учет времени назначается только для наиболее актуальных сигналов внешних прерываний в соответствие с требованиями технического задания.