7) Стратегия диспетчеризации на базе расширения rtx (Real Time extension)

Самый надежный и распространенный алгоритм диспетче­ризации в многозадачных операционных системах (ОС) – алгоритм циклической диспетчеризации, когда для выполнения конкретной задачи предоставляется некоторый квант времени. По истечении каж­дого кванта времени планировщик просматривает очередь активных задач и принимает решение, которой из них передать управление.

На рис. представлены многоуровневая структура Windows NT с RTX и размещение основных потоков системы управления.

Внизу находится уровень аппаратной абстракции реального времени (HAL), где реализова­ны быстродействующие часы и таймеры, механизм разграничения преры­ваний между RTX и Windows NT. Подсистема реального времени RTSS выполнена в виде драйвера, работает на уровне ядра Windows NT и обес­печивает основные функции и упр-е ресурсами RTX. Использует сервисные возможности HAL реального времени и Windows NT для работы с быстрыми часами и таймерами и для обслуживания механиз­ма прерывания. Встроенный в RTSS менеджер потоков и планировщик, основанные на фиксированной системе приоритетов, управ­ляют прикладными задачами. Подсистема RTSS обеспечивает интерфейс между процессами RTX и Windows NT в реальном времени с помощью специального сервисного ме­ханизма IPC.

В системе работают обычный прикладной интерфейса Win32 для Windows NT, а также допол­нительные прикладные интерфейсы реального времени RTAPI и Win32 RT. Дополнительные приклад­ные интерфейсы обеспечивают два режима реального времени: «жесткий» и «мягкий». В режиме жесткого реального времени решаются критические зада­чи, ре­ализованные в процессе RT-сервер; в режиме мягкого реального времени решаются задачи, непосред­ственно связанные с задачами реального времени; они реализованы в процессе «терми­нал», в режиме машинного времени работают остальные стандартные при­кладные модули системы управления

Первоначально в Windows с RTSS создается таймер. По истечении кванта времени стандартный механизм генерирует прерывание, которое обрабатывается прикладной call-back функцией (функцией обратного вызова). Функция реализует алгоритм планирования (диспетчеризации) задач интерпретаций, интерполяции, вво­да-вывода, коммуникации и интерфейса оператора MMI. В жестком реальном времени – задачи диспетчеризации, интерполяции, ввода-вы­вода, коммуникации. В мягком – задачи интерпретации и обновления экранов интерфейса с оператором, а в фоно­вом процессе-задачи интерфейса с оператором.

8) Принцип разбиения потоков (threads) в системе управления и схема их диспетчеризации

В системах управления целесообразно придерживаться схемы «один процесс - много потоков». «+»: быстродействие и высокая реактивность.

3 группы потоков:

• жесткого реального времени, работающие в процессе реального времени -это так называемые RTSS-процессы;

• мягкого реального времени, функционирующие в Win32- и RTAPI-процессах;

• машинного времени, работающие в стандартных Win32-npoueccax.

Обмен данными и синхронизация процессов машинного времени и мяг­кого реального времени традиционны, это осуществляется на базе общей платформы Win32. Обмен данными между процессами мягкого и жестко­го реального времени осуществляется на базе разделяемой памяти - механизма, предоставляемого со стороны RTX.

Процесс RTSS на рис. 36 включает в себя набор потоков, решающих критические задачи в системе управления. Поток диспетчера call-back функцией таймера, в которой реализован пла­нировщик процессов.

Коммуникационную среду разделим на два потока, один –функционирует в режиме жесткого реального времени, а другой работает в режиме мяг­кого реального времени. Задача состоит в передаче данных как между потоками внутри процесса, так и между процессами. Передача данных между потоками коммуникацион­ной среды реального времени и потоками коммуникационной среды Win32 осуществляется посредством разделяемой памяти.

Задача интерполяции реализуется потоком Look Ahead, осуществляю­щим опережающий просмотр и коррекцию кадров управляющей програм­мы, потоком грубой интерполяции, вызываемым обычно с частотой 50 Гц, и потоком тонкой интерполяции, вызываемым обычно с частотой 1-2 мс, осуществляющим сплайновую интерполяция между точками, рассчитан­ными в рамках грубой интерполяции. Поток программируемого контроллера решает задачу уп­равления электроавтоматикой и задачу ввода-вывода.

В процессе мягкого реального времени, помимо Win32 и потока интерпретации кадров управляющей програм­мы, работает поток интерфейса с оператором. В потоке ин­терфейса с оператором отображаются текущие координаты, скорость подачи, состояние процесса, режимы системы управления. Отсюда же отправляются управляющие ко­манды процессу реального времени. Процессы машинного времени-это классические Windows-процессы.