2.2.3. Базовые понятия операционной системы реального времени
Система ОСРВ предсказуема в том смысле, что время, затрачиваемое на определенную работу, не должно превышать заранее установленного ограничения. Время реакции на прерывание (interrupt latency) состоит в способности своевременной реакции на внешние события (обычно не превышает 2-8 мкс). Время переключения контекста используется для передачи управления от процесса к процессу, от потока к потоку (находится в пределах 80 - 160 мкс). Время реакции ланировщика (scheduling latency)представляет собой задержку активизации процесса после отработки прерывания (находится в пределах 4 - 16 мкс) [23]. В своей работе операционные системы используют набор традиционных механизмов. Механизм приоритетов и диспетчеризации обеспечивает планирование задач реального времени на основе использования некоторого кванта времени (time slice). Механизм межзадачного взаимодействия
синхронизирует процессы и передачу данных между ними с использованием семафоров, мютексов, сигналов, событий,разделяемой памяти. Механизм работы с таймерами генерирует прерывания по истечении некоторого настраиваемого интервала времени.
Табл. 1. Основные понятия ОСРВ
2.2.4. Использование в системах управления операционной системы Windows nt
Windows NT не является операционной системой реального времени, поскольку не имеет достаточного диапазона приоритетов потоков (threads), не позволяет управлять наследованием приоритетов (блокирующий поток
должен наследовать приоритет потока, который он блокирует), механизм синхронизации потоков непредсказуем, время реакции на прерывание непредсказуемо. Между тем в силу растущей популярности в системах управления операционной системы Windows NT проблема как-то должна быть решена. Из всех существующих предложений по реализации ОСРВ на базе Windows NT практическое значение имеют всего два подхода [24].
Первый подход состоит в запуске Windows NT в виде низкоприоритетной задачи операционной системы реального времени (супервизора). При этом предполагается применение ядра классической ОСРВ типа QNX или
Vx Works. Существуют решения, в которых в качестве супервизора используется VxWorks.
Второй подход заключается в расширении (в смысле реального времени) Windows NT. Это может быть оригинальная разработка изготовителя системы управления, например система WinCAT (Backhoff Industrie
Electronic, ФРГ)- Другой вариант- использование готового коммерческого решения, например RTX 4.1 фирмы VenturCom.
Оба подхода имеют свои достоинства и недостатки. Однако подход на базе расширения реального времени для Windows NT все же более перспективен. Во-первых, в расширении использованы те же типы объектов
для управления задачами, что и у ядра Windows NT (мютексы, семафоры и т.д.). В противоположность этому VxWorks использует оригинальные функции и механизмы, формирующие собственный стиль, отличный от стиля
Windows. Во-вторых, нет необходимости во второй операционной системе, что сокращает расходы и снимает проблемы установки и стыковки обеих операционных систем на одном персональном компьютере.
Решение в пользу расширения реального времени позволяет быстро обновлять систему управления с появлением новых версий Windows NT, осуществлять мощную защиту приложений, которую Windows выполняет
с помощью независимого абстрактного уровня HAL, легко отлаживать коды и использовать возможности стандартных механизмов Microsoft для информационного обмена между Windows и задачами реального времени (IPC - механизм межпроцессной связи, OLE - механизм связывания и внедрения объектов, СОМ - механизм компонентных моделей, RPC - механизм удаленного вызова процедур).
Табл. 2. Основные правила реализации системы реального времени на базе Windows NT
Табл. 3 Сравнение решений на базе операционной системы реального времени - супервизора и расширения реального времени для Windows NT
