- •Введение
- •1. Требования к осрв:
- •2. Особенности архитектуры осрв:
- •2.1. Микроядерная архитектура и модульность:
- •2.2. Минимальные накладные расходы и статическая конфигурация:
- •2.3. Поддержка жёсткого реального времени и эффективная обработка прерываний:
- •3. Процессы и потоки в осрв:
- •3.1. Процессы в осрв:
- •3.1. Потоки в осрв:
- •3.1. Синхронизация и взаимодействие процессов и потоков:
- •4. Средства синхронизации в осрв:
- •4.1. Семафоры:
- •4.2. Мьютексы:
- •4.3. Очереди сообщений:
- •4.4. События (event flags):
- •4.5. Критические секции:
- •6. Проблема инверсии приоритетов в осрв:
- •7. Протокол наследования приоритетов и протокол граничных приоритетов:
- •7.1. Протокол наследования приоритетов (Priority Inheritance Protocol, pip):
- •7.2. Протокол граничных приоритетов (Priority Ceiling Protocol, pcp):
- •8. Стандарты осрв:
- •8.1. Posix (Portable Operating System Interface):
- •Преимущества posix для осрв:
- •8.2. Arinc 653 (Avionics Application Standard Software Interface):
- •Основные особенности:
- •Применение:
- •Список использованных источников
4.2. Мьютексы:
Мьютексы (mutual exclusion locks) — это специализированный тип семафоров, предназначенный для обеспечения взаимного исключения при доступе к общим ресурсам. В отличие от семафоров, мьютексы могут быть захвачены только одной задачей одновременно, что делает их идеальными для защиты критических секций кода. В ОСРВ мьютексы часто используются для синхронизации доступа к аппаратным ресурсам или общим структурам данных. Например, если несколько задач пытаются одновременно обновить конфигурацию устройства, мьютекс может быть использован для блокировки доступа к устройству, пока одна из задач не завершит операцию. Как и семафоры, мьютексы в ОСРВ оптимизированы для минимизации задержек. Кроме того, в ОСРВ часто реализованы расширенные механизмы работы с мьютексами, такие как приоритетное наследование, которое предотвращает блокировку высокоприоритетных задач низкоприоритетными.
4.3. Очереди сообщений:
Очереди сообщений используются для передачи данных между задачами или потоками. Они позволяют одной задаче отправить данные другой задаче, даже если эти задачи выполняются асинхронно. В ОСРВ очереди сообщений часто используются для организации взаимодействия между задачами, работающими с разными скоростями или в разных контекстах. Например, в системах управления роботами одна задача может собирать данные с датчиков и помещать их в очередь сообщений, а другая задача — обрабатывать эти данные и принимать решения на их основе. Очереди сообщений в ОСРВ оптимизированы для минимизации задержек и обеспечения предсказуемости. Важной особенностью очередей сообщений в ОСРВ является их поддержка приоритетов. Сообщения с более высоким приоритетом могут быть обработаны раньше, что позволяет гарантировать выполнение критически важных задач в срок.
4.4. События (event flags):
События используются для синхронизации задач на основе определённых условий. Каждое событие представляет собой битовый флаг, который может быть установлен или сброшен. Задачи могут ожидать наступления определённых событий, что позволяет координировать их выполнение. В ОСРВ события часто используются для синхронизации задач, которые должны выполняться в определённой последовательности. Например, одна задача может ожидать завершения операции ввода-вывода, прежде чем начать обработку данных. События в ОСРВ оптимизированы для минимизации задержек и обеспечения предсказуемости. Важной особенностью событий в ОСРВ является их поддержка комбинированных условий. Задачи могут ожидать наступления нескольких событий одновременно, что позволяет реализовать сложные сценарии синхронизации.
4.5. Критические секции:
Критические секции — это участки кода, которые должны выполняться атомарно, без прерываний. В ОСРВ критические секции часто используются для защиты данных или ресурсов, которые могут быть повреждены при одновременном доступе нескольких задач. В ОСРВ критические секции реализованы с минимальными накладными расходами, чтобы не нарушать временные ограничения. Например, в системах управления промышленным оборудованием критические секции могут использоваться для защиты данных, передаваемых между задачами управления и задачами мониторинга. Важной особенностью критических секций в ОСРВ является их поддержка вложенности. Это позволяет задачам входить в несколько критических секций одновременно, что упрощает разработку сложных систем.
