44. Программные средства счпу мс2101, временная последовательность решения задач (т.12 мпу). Структура программных средств.

П

ПСОД

(программные средства оперативной диагностики неисправностей)

СОД – доступ к любой микроЭВМ с пульта оператора, используется системным программистом при анализе сбоев, возникающих в процессе работы аппаратных и программных средств. Исполнительской программой ПСОД служит ядро системы отладки, применяемое при разработке ПО МПС. Для обеспечения надёжного функционирования подсистемы даже в условиях ограниченной работоспособности аппаратных средств в состав ПО введены упрощенные драйверы внешних устройств.

Резидентный тест – для каждой микроЭВМ свой, осуществляет контроль исправности всех модулей.

МОС РВ – малая организационная система универсального назначения:

1. Функция мультипрограммирования в реальном масштабе времени;

2. Приоритетная обработка внешних событий;

3. Обмен информацией между задачами;

4. Синхронизация задач;

5. Прочие системные функции.

В МОС РВ используется статический принцип управления ресурсами для улучшения временных характеристик, заключающийся в предоставлении каждой задаче своего времени выполнения.

Ядро МОС РВ представляет собой нижний уровень ОС. Оно расширяет функции аппаратуры МПС и обеспечивает мультипрограммирование и синхронизацию процессов как внутри так и вне системы ЧПУ. К таким процессам относятся обработка прерываний, временные отсчеты, запуск и приостановка программ, обмен сообщениями и т.д.

Основные понятия, на которых построена МОС РВ – это задачи, обменники и сообщения.

Задача – это независимо выполняемая программа, являющаяся единицей работы МОС. Ядро планирует выполнение задачи, основываясь на приоритете последней, который определяет её относительную важность в системе. Приоритетная схема используется также для обслуживания внешних прерываний.

Задачами в системе ЧПУ являются, как функциональные программы управления режимами, технологическими дисками электроавтоматики, так и программы обслуживания внешних прерываний. Все программы ОС, кроме входящих в ядро, также оформлены как задачи и получают процессорное время в зависимости от своего приоритета в системе ЧПУ.

Ядро может приостановить реализацию одной задачи и передать процессор другой задаче (с высшим приоритетом), если выполнены некоторые условия, например, истёк заданный для первой задачи временной интервал, осуществлено внешнее прерывание или необходимые данные получены от какой-либо другой задачи. Ядро сохраняет свою необходимую информацию о приостановленной задаче и возвращает её данной задаче при возобновлении последней. Благодаря этому задача может программироваться как единый программный сегмент, располагающий процессором полностью. Ядро отводит каждой задаче описатель, где хранятся данные о приоритете задачи и её состояний, а также специальная информация о ней.

Для передачи данных от одной задачи к другой в МОС предусмотрены сообщения и обменники.

Сообщения – это данные произвольной длины и содержания, имеющий стандартный внешний формат для передачи в обменники-накопители сообщений. Обменник представляет собой некоторую структуру данных. Ядро может поместить в него в виде очереди список задач, ожидающих сообщение у этого обменника, или систем сообщений пришедших в него.

Форматы описателей задачи, обменников и сообщений содержат системные поля для эффективной организации указанных очередей и не зависят от длины последних. Задачи и сообщения никогда не располагаются одновременно в очереди к одному и тому же обменнику. Как только в обменнике появляется пара «задача – сообщение», ядро делает сообщение доступным задаче, передавая ей адрес этого сообщения, и исключает пару из очереди к обменнику. Обслуживания организуются по принципу «первый пришёл – первый обслужен».

Ядро обеспечивает 256 уровней приоритета (нулевой – высший, 255 – низший). В функции ядра входит также начальный запуск системы ЧПУ при включении питания, обработке внешних и внутренних прерываний, предоставление задачам по запросу заданных временных интервалов.

Аппаратура МПС допускает до 40 уровней внешних прерываний. В ОС ЧПУ каждому из этих уровней соответствует обменник, в который посылается специальное сообщение, указывающее, что прерывание произошло. Задачи, обслуживающие указанные прерывания, ждут у обменников. Если прерывание требует быстрого обслуживания, то соответствующей задаче присваивается высший приоритет, чтобы обеспечить её быстроту реакции на сообщения о прерывании, поступившем в обменник. Такая унификация внешних и внутренних воздействий позволяет легко моделировать аппаратные прерывания, облегчает отладку системы ЧПУ и подключения к ней новых задач и устройств.

Ядро выполняет для задач следующие системные процедуры:

• Ждать сообщение у заданного обменника не более, чем заданное время;

• Получить сообщение из заданного обменника;

• Послать сообщение в заданный обменник, создать задачу с заданным описателем, уничтожить задачу с заданным описателем;

• Создать или уничтожить обменник с заданным именем;

• Открыть или закрыть уровень прерывания, приостановить или восстановить задачу с заданным описателем;

Пользуясь этими процедурами, можно решить основные вопросы программирования в реальном масштабе времени: произвольное диспетчирование задач, критического ресурса, буферизацию и синхронизацию асинхронных процессов.

Блок межмашинного взаимодействия построен на основе МОС РВ и включает:

Логический и физический драйверы ТЛГ и используется при организации связи между задачами, решаемыми разными микроЭВМ системы.

ФПО – шесть программных исполнительных модулей:

1. Модуль обработки пульта – реакция системы на действия оператора;

2. Модуль диалоговых режимов – большая часть ФПО:

1. Редактирование УП;

2. Обмен данными с внешними устройствами;

3. Работа с таблицами параметров и корректоров.

3. Модуль диагностики – вывод на экран диагностических сообщений и реакцию системы на сброс ошибки;

4. Модуль индикации – сбор и отображение на экране оперативной информации;

5. Модуль исполнения УП:

1. Поиск, распаковка, трансляция и исполнение кадров;

2. Определяет последовательность исполнения функций;

3. Формирует задание модулю управления движением и ПК.

6. Модуль управления движением:

1. Исполнение заданных перемещений;

2. Выход в “0” станка;

3. Ручное перемещение при наладке.

Все программные модули оформлены в системе как совокупность задач с различным приоритетом. Их взаимодействие осуществляется путём посылки сообщений определённого формата в специальные обменники. МОС, отработав сообщения, присланные в обменники, посылает в ответные обменники ответные сигналы о выполнении (или невыполнении) присланных запросов.

Среднее время исполнения системных процедур составляет 350мкс при быстродействии 300000 операций типа регистр – регистр в секунду. Средний расход процессорного времени требуемого для МОС ЧПУ в интервале 10мс, составляет 20%. Интервал нечувствительности, определённый необходимостью в некоторые моменты времени работать при закрытых прерываниях, не превышает 100мкс.

Программное обеспечение написано на макроассемблере ОСДВК и составляет:

ПСОД – 1кб; Резидентный тест – 2кб; БОС – 4кб; ФПО – 33кб.

Ещё 8кб выделяется в программируемом контроллере под программу управления автоматикой станка.

Дисплейный блок (машина М1) выполняет такие задачи:

• Приём запросов на передачу кадров от исполнительного блока (машина М2) и посылка управляющих кадров в М2;

• Опрос каналов связи (по прерываниям, через 2мс);

• Приём индикационных сообщений от М2;

• Отображение информационных сообщений на экране;

• Опрос клавиатуры через 10мс;

• Фоновые (резидентный тест).

Исполнительный блок (машина М2) выполняет задачи:

• Интерпретатор, интерполятор – квантами через 10мс;

• Выполнение очередного кадра через 10мс в т.ч. управления приводами станка;

• Управление электроавтоматикой станка (квантами через каждые 20мс – 10% времени и через каждые 100мс – 20% времени): опрос состояния входов, решение программы ЭА, формирование выходных сигналов плат ЭА;

• Опрос каналов связи через 2мс;

• Сбор и посылка индикационных сообщений в М1;

• Фоновые задачи (резидентный тест).

Временная последовательность решения задач в исполнительном блоке М2.

Основная частота прерывания

Частота опроса канала связи

Блок управления движением

Опрос каналов связи

Управление ЭА