10

Системы реального времени

Прежде всего, следует отметить, что микроЭВМ особенно широко используются как устройства управления оборудованием и процессами, и при этом возникает необходимость переработки информации в реальном масштабе времени.

Требования, предъявляемые к управляющей микроЭВМ, могут быть разделены на две категории.

Реакция микроЭВМ на внешнее событие (входной сигнал) должна следовать через определённый промежуток времени. Для этого микроЭВМ должна располагать устройством измерения времени (большей частью выполняется аппаратно).

Реакция микроЭВМ на внешнее событие не должна превосходить строго заданный временной интервал, т.е. микроЭВМ должна обладать заданным быстродействием. При заданном быстродействии микроЭВМ необходимо правильно согласовать число выполняемых машиной заданий и организовать действия микроЭВМ так, чтобы её возможности использовались наиболее эффективно.

Цель настоящего рассмотрения состоит в том, чтобы ввести основные определения и привести примеры многочисленных задач переработки информации в системах реального времени, которые могут быть решены одними и теми же техническими и организационными средствами.

Основная структура систем реального времени

Обобщённая структура системы реального времени приведена на рис. 1. Система предназначена для удержания объекта (устройства, машины, процесса и т.д.) в заданном рабочем состоянии под управлением оператора. Приведённая структура позволяет предположить, что оператору принадлежит активная роль в системе. В действительности ядром такой системы переработки информации является управляющая микроЭВМ, программирование которой тесно связывает её взаимодействие, как с объектом, так и с оператором. Роль последнего состоит в том, чтобы передать в управляющую ЭВМ по её запросу определённые параметры, которые при программировании ЭВМ могут рассматриваться как разрешённые степени свободы системы. Таким образом, сфера действий оператора с самого начала предопределяется программированием управляющей ЭВМ.

Рис. 1

Из рис. 1 видно, что для связи управляющей ЭВМ с объектом и оператором требуются периферийные устройства: исполнительные (ИУ) - для воздействия на объект; измерительные (датчики Д) - для реализации обратных связей на управляющую ЭВМ по состоянию объекта; задающие устройства (ЗУ) и устройства индикации (УИ) - для взаимодействия с оператором.

Функции оператора в некоторых устройствах принадлежит человеку, но чаще её выполняет ЭВМ более высокого уровня.

Исполнительные сигналы на объект и сигналы индикации оператору образуют множество выходных сигналов (результат действий) управляющей ЭВМ, в то время как измерительные и задающие сигналы являются её входной информацией. Другими словами, система реального времени включает в себя две системы связи, управляемые от одной ЭВМ: ЭВМ-объект и оператор-ЭВМ. Они существенно отличаются с точки зрения быстродействия. В ходе диалога оператор-ЭВМ, особенно если имеет место диалог человек-ЭВМ, время реакции допустимо в пределах нескольких секунд. В обмене информацией между управляющей ЭВМ и объектом оно устанавливается значительно меньшим.