1. Раскройте понятие системы реального времени. Приведите классификацию систем реального времени.

Существует несколько определений систем реального времени (СРВ) (real time operating systems (RTOS)), большинство из которых противоречит друг другу. Приведем некоторые из них, чтобы продемонстрировать раз­личные взгляды на назначение и основные задачи СРВ:

1. Системой реального времени называется система, в которой успеш­ность работы любой программы зависит не только от ее логической пра­вильности, но и от времени, за которое она получила результат. Если вре­менные ограничения не удовлетворены, то фиксируется сбой в работе систем.

2. Стандарт POSIX 1003.1 определяет СРВ следующим образом: «Ре­альное время в операционных системах - это способность операционной сис­темы обеспечить требуемый уровень сервиса в заданный промежуток време­ни».

3. Иногда системами реального времени называют системы постоян­ной готовности (on-line системы), или «интерактивные системы с достаточ­ным временем реакции». Обычно это делают фирмы-производители по мар­кетинговым соображениям. Если интерактивную программу называют рабо­тающей в реальном времени, то это означает, что она успевает обрабатывать запросы от человека, для которого задержка в сотни миллисекунд даже неза­метна.

4. Часто понятие «система реального времени» отождествляют с поня­тием «быстрая система». Это не всегда правильно. Время задержки реакции СРВ на событие не так уж важно (оно может достигать нескольких секунд). Главное, чтобы это время было достаточно для рассматриваемого приложения и гарантированно. Часто алгоритм с гарантированным временем работы менее эффективен, чем алгоритм, таким свойством не обладающий. Напри­мер, алгоритм «быстрой» сортировки (quicksort) в среднем работает значи­тельно быстрее многих других алгоритмов сортировки, но его гарантирован­ная оценка сложности значительно хуже.

5. Во многих важных сферах приложения СРВ вводятся свои понятия «реального времени». Так, процесс цифровой обработки сигнала называют идущим в «реальном времени», если анализ (при вводе) и/или генерация (при выводе) данных может быть проведен за то же время, что и анализ и/или ге­нерация тех же данных без цифровой обработки сигнала.

Различают следующие классы СРВ:

- исполнительные системы реального времени;

- ядра реального времени;

- UNIX'ы реального времени.

Исполнительные системы реального времени. Признаки систем это­го типа - различные платформы для систем разработки и исполнения. При­ложение реального времени разрабатывается на host- компьютере (компью­тере системы разработки), затем компонуется с ядром и загружается в целе­вую систему для исполнения. Как правило, приложение реального времени -это одна задача и параллелизм здесь достигается с помощью нитей (threads).

Системы этого типа обладают рядом достоинств, среди которых ос­новным достоинством является высокая скорость и реактивность системы.

Ядра реального времени. В этот класс входят системы с монолитным ядром, где и содержится реализация всех механизмов реального времени этих операционных систем. Системы этого класса, как правило, модульны, хорошо структурированы, имеют наиболее развитый набор специфических механиз­мов реального времени, компактны и предсказуемы.

Одна из особенностей систем этого класса - высокая степень масшта­бируемости. На базе этих ОС можно построить как компактные системы ре­ального времени, так и большие системы серверного класса.

UNIX'ы реального времени.

Часть разработчиков операционных систем реального времени попы­талась просто переписать ядро UNIX, сохранив при этом интерфейс пользовательских процессов с системой, насколько это было возможно. Реализация этой идеи не была слишком сложной, поскольку не было препятствия в доступе к исходным текстам ядра, а результат оказался замечательным. Получили и реальное время, и весь набор пользовательских приложений - компиляторы, пакеты, различные инструментальные системы.

Однако Unix'ы реального времени имеют следующие недостатки: сис­темы реального времени получаются достаточно большими и реактивность их ниже, чем реактивность систем первых двух классов.