Программирование реального времени - Курсовая работа

Система называется системой реального времени, если правильность ее функционирования зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся. Говорят, что система работает в реальном времени, если ее быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов на объектах контроля или управления.Система реального времени (СРВ) - это система, которая должна реагировать на события во внешней по отношению к системе среде или воздействовать на среду в рамках требуемых временных ограничений. Другими словами, обработка информации системой должна производиться за определенный конечный период времени, чтобы поддерживать постоянное и своевременное взаимодействие со средой [1].Процессы (задачи) систем реального времени могут иметь следующие характеристики и связанные с ними ограничения [3]: 1) дедлайн (англ. deadline) - критический срок обслуживания, предельный срок завершения какой-либо работы; Можно различить джиттер запуска (англ. release jitter) - период времени от готовности к исполнению до начала собственно исполнения задачи и джиттер вывода (англ. output jitter) - задержка по окончании выполнения задачи. В моделях систем реального времени могут фигурировать и другие параметры, например, период и количество итераций (для периодических процессов), нагрузка (англ. load) - количество команд процессора в худшем случае [3]. В зависимости от допустимых нарушений временных ограничений системы реального времени можно поделить на системы жесткого реального времени (англ. hard real-time), для которых нарушения равнозначны отказу системы, и системы мягкого реального времени (англ. soft real-time), нарушения характеристик которых приводят лишь к снижению качества работы системы [1].С развитием технологий системы реального времени нашли применения в самых различных областях. Особенно широко СРВ применяются в промышленности, включая системы управления технологическими процессами, системы промышленной автоматики, SCADA-системы, испытательное и измерительное оборудование, робототехнику. СРВ встроены в периферийные устройства компьютеров, телекоммуникационное оборудование и бытовую технику, такую как лазерные принтеры, сканеры, цифровые камеры, кабельные модемы, маршрутизаторы, системы для видеоконференций и интернет-телефонии, мобильные телефоны, микроволновые печи, музыкальные центры, кондиционеры, системы безопасности. На транспорте СРВ применяются в бортовых компьютерах, системах регулирования уличного движения, управлении воздушного движения, аэрокосмической технике, системе бронирования билетов и т. п.Операционная система реального времени, ОСРВ (англ. real-time operating system, RTOS) - тип операционной системы, основное назначение которой - предоставление необходимого и достаточного набора функций для работы систем реального времени на конкретном аппаратном оборудовании.Операционные системы реального времени иногда делят на два типа - системы жесткого реального времени и системы мягкого реального времени. Операционная система, которая может обеспечить требуемое время выполнения задачи реального времени даже в худших случаях, называется операционной системой жесткого реального времени. Операционная система, которая может обеспечить требуемое время выполнения задачи реального времени в среднем, называется операционной системой мягкого реального времени. Системы жесткого реального времени не допускают задержек реакции системы, так как это может привести к: · потере актуальности результатов; Ситуация, в которой обработка событий происходит за время, большее предусмотренного, в системе жесткого реального времени считается фатальной ошибкой.ОС определяется как набор модулей, взаимодействующих между собой внутри ядра системы и предоставляющих прикладному ПО входные интерфейсы для обращений к аппаратуре. Основной недостаток этого принципа построения ОС заключается в плохой предсказуемости ее поведения, вызванной сложным взаимодействием модулей между собой. Прикладное ПО имеет возможность получить доступ к аппаратуре не только через ядро системы и ее сервисы, но и напрямую. По сравнению с монолитной такая архитектура обеспечивает значительно большую степень предсказуемости реакций системы, а также позволяет осуществлять быстрый доступ прикладных приложений к аппаратуре. Основной ее принцип заключается в вынесении сервисов ОС в виде серверов на уровень пользователя и выполнении микроядром функций диспетчера сообщений между клиентскими пользовательскими программами и серверами - системными сервисами.Последовательное программирование(sequential programming) является наиболее распространенным способом написания программ. Программирование в реальном времени (real-time programming) отличается от последовательного программирования - разработчик программы должен постоянно иметь в виду среду, в которой работает программа, будь то контроллер микроволновой печи или устройство управления манипулятором робота. В сущности, одной из наиболее важных особенностей систем реального врем

Содержание

Введение

1. Система реального времени

1.1 Характеристики систем реального времени

1.2 Применение систем реального времени

2. Операционная система реального времени

2.1 Системы жесткого и мягкого реального времени

2.2 Архитектура операционных систем реального времени

3. Особенности программирования систем реального времени

3.1 Методы программирования в реальном времени

3.1.1 Последовательное программирование и программирование задач реального времени

3.1.2 Структура программы реального времени

3.1.3 Параллельное программирование, мультипрограммирование и многозадачность

3.2 Языки программирования реального времени

Заключение

Список использованной литературы

Система называется системой реального времени, если правильность ее функционирования зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся. То есть для событий, происходящих в такой системе, то, когда эти события происходят, так же важно, как логическая корректность самих событий.

Говорят, что система работает в реальном времени, если ее быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов на объектах контроля или управления. Так как окружающий нас мир весьма многообразен, здесь уместно добавить, что имеются в виду именно те процессы, которые непосредственно связаны с функциями, выполняемыми конкретной системой реального времени. То есть система управления должна собрать данные, произвести их обработку в соответствии с заданными алгоритмами и выдать управляющие воздействия за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное решение поставленных перед системой задач.

Целью данной работы является описание программирования реального времени.

Предмет работы - это системы реального времени, в качестве объекта выступают методы программирования систем реального времени.