Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Інститут Підприємництва та Перспективних технологій при

Національному університеті “Львівська політехніка”

Кафедра інформаційних систем і технологій

Методичні вказівки

до лабораторної роботи № 5

“Операційні системи сенсорних вузлів ”

з дисципліни

“Операційні системи”

для студентів базового напрямку підготовки по спеціальності

“Комп’ютерні науки” (шифр 0804)

Львів-2012

Методичні вказівки до лабораторної роботи № 1 “Розробка програмного продукту. Етап формулювання вимог та побудова моделі” з дисципліни “Технологія програмування та створення програмних продуктів” для студентів спеціальності - шифр 0804 “Комп’ютерні науки”/ Укл. доц. Ковівчак Я.В.,

Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2012.

Методичні вказівки обговорено та схвалено на засіданні кафедри АСУ Протокол № ___________ від «___»___________2008 р. Завідувач кафедрою АСУ ______________ Рашкевич Ю. М.

Методичні вказівки обговорено та схвалено на засіданні методичної комісії базового напрямку підготовки Протокол № ___________ від «___»___________2008 р.

Лабораторна робота № 1

Розробка програмного продукту. Етап формулювання вимог та побудова моделі

Мета: Ознайомлення з основними задачами, які необхідно розв’язати під час виконання етапу формулювання вимог та побудови моделі

Завдання: Навчитись реалізовувати етап формулювання вимог та побудовати модель при розробці програмного продукту комп’ютерних систем

1.Теоретична частина

Мережі сформовані із мініатюрних сенсорних вузлів повязаних між собою та з базовою станцією по беспровідних каналах використовуються з різною метою.Такі сенсорні мережі використовуються для захисту периметрів будівель,охорони державного кордону,для виміру температури.рівнів опадів.з метою складення прогнозів погоди,у військових цілях з метою збору інформації про переміщення супротивника по полі бю і т.д.Вузлами такої мережі є мініатюрні компютери,що живляться від акумулятора і мають вбудовану систему.Такі системи обмежені по потужності та працюють тривалий період часу в режимі часу,що не обслуговуються на відкритому повітрі,часто у важких кліматичних умовах.Тому мережа повинна бути досить надійною і не допускати відмови окремих вузлів.

Кожен сенсорний вузол представляє собою компютер,який має процесор,оперативну пам'ять та постійний запамятовуючий пристрій і обладнаний декількома давачами.Вони використовуються нескладну,але реальну операційну систему,яка як правило керується подіями (відкликається на зовнішні події або періодично здійснити виміри у відповідності до вмонтованного годинника.

Операційна система повинна бути невеликою за обємом та нескладною,оскільки основною проблемою цих вузлів є мала ємність оперативної пам`яті та обмежений час роботи батареї (акумулятора).Так само як і вбудовані системи усі програми заздалегідь завантажені і будь-який користувач не може раптово запустити програму завантажену з Інтернету.

2. Класифікація операційних систем даного типу Операційні системи сенсорних вузлів класифікуються по застосуванням:

― військовій сфері; ― в екологічній; ― в сфері медицини; ― для автоматизації будинку.

Найбільш розповсюдженою системою є TinyOS.

TinyOS є вільним і відкритим вихідним кодом компонентів на основі операційної системи і таргетинг на платформу бездротових сенсорних мереж (WSNs). TinyOS є вбудованою операційною системою, яка написана на NESC- мові програмування , як сукупність взаємодіючих завдань і процесів. Вона призначена для включення в smartdust . TinyOS це як наслідок співробітництва між Університетом Каліфорнії, Берклі , у співпраці з Intel досліджень і Crossbow Technology , яка з тих пір перетворилася в міжнародний консорціум.

TinyOS написаніа на NESC , як діалект мови C+ і оптимізована для обмеження пам'яті сенсорних мереж. 

TinyOS будується з компонентів програмного забезпечення , деякі з яких справжня абстракції апаратного забезпечення. Компоненти з'єднані один з одним за допомогою інтерфейсів . TinyOS надає інтерфейси та компоненти для загальних абстракцій, таких як пакет зв'язку, маршрутизація, зондування, включення і зберігання.

TinyOS є повністю неблокуючою: вона має один стек . Таким чином, всі I / O операцій, які тривають довше, ніж кільк сотень мікросекунд є асинхронними і мають зворотний дзвінок . Для того щоб компілятор краще оптимізувати TinyOS використовує функції NESC, щоб пов'язати ці зворотні виклики. Будучи неблокуючим TinyOS дозволяє підтримувати високий паралелізм з одним стеком.Для підтримки великих обчислень, TinyOS передбачає завдання, які схожі на відкладений виклик процедури і обробники переривань половини нижньої. Компонент TinyOS виконує завдання, яке операційна система буде планувати запустити пізніше. Завдання не є попереджувальні і запускаються в FIFO порядку. Цей простий паралельної моделі, як правило, є достатнім для введення / виводу програм, орієнтованих, але труднощі з CPU-важких додатків привело до розвитку нитка бібліотека для операційної системи, названої TOSThreads.

TinyOS код статично пов'язаних з програмним кодом, і зібрані в невеликий бінарний, використовуючи користувальницький набір інструментів GNU . Пов'язані комунальні послуги надаються для завершення розробки платформи для роботи з TinyOS

TinyOS являє собою мініатюрну (менше ніж 400 байт), гнучку операційну систему побудовану з набором повторно використовуваних компонентів, які зібрані в окремі додатки системи.

TinyOS підтримує керовану подіями модель паралелізму на основі поділу фаз інтерфейсів.

TinyOS здійснюється на мові NESC, яка підтримує її компоненти і паралелізм моделі, а також велику кількість перехресних компонентів оптимізації і компіляції гонки виявлення. 

TinyOS дозволяє інновації в системах сенсорних мереж, а також різних додатків. 

TinyOS розроблялася протягом декількох років.В даний час її третє покоління є за участю кількох ітерацій обладнання, радіо-стеків та інструментів програмування. Більше ста груп у всьому світі використовують її, в тому числі кілька компаній у своїй продукції.

Основні переваги TinyOS:

― продуктивність; ― невеликі розміри; ― легкий паралелізм; ― гнучкість; ― потужність.