Глава 4. Операционные системы реального времени

4.1. Основные понятия и определения

Задачи реального времени составляют одну из сложнейших и крайне важных областей применения вычислительной техники, связанных с контролем и управлением процессами. Область задач РВ: управление прокатными станами, роботами, транспортными системами, атомными станциями и др. Эти задачи предъявляют к аппаратному и программному обеспечению требования надежности, своевременной реакции на внешние события высокая пропускная способность передающей среды в распределенных системах, и т.д.

Каноническое определение: "Система реального времени, та, в которой правильный результат зависит не только от логической правильности вычислений, а также от времени, за которое будет получен результат. Если временные ограничения не выполняются, считается, что в системе случился сбой".

Назовем системой реального времени (далее СРВ) аппаратно-программный комплекс, реагирующий в предсказуемые времена на непредсказуемый поток внешних событий.

Различают 2 типа СРВ:

1) Системы жесткогореального времени не допускают никаких задержек реакции системы ни при каких условиях. Примеры: бортовые системы управления, системы аварийной защиты, регистраторы аварийных событий.

2) Системы мягкогореального времени, в которых задержка реакции допустима, хотя и может привести к увеличению стоимости результатов и снижению производительности системы в целом. Пример - работа компьютерной сети. Если система не успела обработать очередной принятый пакет, это приведет к таймауту на передающей стороне и повторной посылке (в зависимости от протокола, конечно). Данные при этом не теряются, но производительность сети снижается.

Основное отличие между системами жесткого и мягкого реального времени можно выразить так: система жесткого реального времени никогда не опоздает с реакцией на событие, система мягкого реального времени - не должна опаздывать с реакцией на событие.

2 типа ОС:

1) ОС общего назначения (GPOS) ориентированы на оптимальное распределение ресурсов компьютера между несколькими одновременно выполняющимися программами (системы разделения времени),

2) ОСРВ (RTOS-real-timeoperatingsystem) ориентированы на обработку внешних событий. Главная задача - своевременно обработать события, происходящие на объекте. Отличительным признаком ОСРВ является быстродействие, и гарантированность выполнения задачи за заранее известное время.

Под ОСРВ понимают такую систему, которая может быть использована для построения систем жесткого реального времени.

Применение ОСРВ всегда конкретно. Если ОС общего назначения обычно воспринимается пользователями (не разработчиками) как уже готовый набор приложений, то ОСРВ служит только инструментом для создания конкретного аппаратно-программного комплекса реального времени. И поэтому наиболее широкий класс пользователей ОСРВ - разработчики комплексов реального времени, люди, проектирующие системы управления и сбора данных. Проектируя и разрабатывая конкретную СРВ, программист всегда знает точно, какие события могут произойти на объекте, знает критические сроки обслуживания каждого из этих событий.