پروژه بررسی سیستم عاملهای بلادرنگ

فهرست مطالب:

·        فصل اول :  زمانبندی بلادرنگ...................................................................7

مقدمه....................................................................................................................8

مشخصات سیستم های بلادرنگ...............................................................................9

زمانبندی بلادرنگ................................................................................................14

رویکردهای ایستای مبتنی بر جدول.......................................................................16

رویکردهای ایستای مبتنی بر اولویت و با قبضه کردن.............................................16

رویکردهای پویا بر اساس برنامه ریزی...................................................................16

رویکردهای پویا با بهترین کوشش.........................................................................17

زمانبندی ایستا مبتنی بر جدول.............................................................................18

زمانبندی ایستای مبتنی بر اولویت و با قبضه کردن................................................18

زمانبند مهلت زمانی.............................................................................................18

زمانبندی Linux  .............................................................................................26

زمانبندی Unix SVR4.....................................................................................28

·        فصل دوم : الگوریتم های برنامه ریزی و حمایت سیستم های اجرایی برای سیستم های بلادرنگ..............................................................................31

خلاصه..............................................................................................................32

برنامه ریزی بلادرنگ.........................................................................................35

متریک های اجرا در سیستم های بلادرنگ..........................................................36

الگوهای برنامه ریزی.........................................................................................38

الگوریتمهای برنامه ریزی برای این الگوها.....................................................40

برنامه ریزی ثابت Table –Driven   ..........................................................41

برنامه ریزی priority driven preemptive   .........................................42

برنامه ریزی دینامیک ....................................................................................43

برنامه ریزی Best –Effort  دینامیک..........................................................44

موضوعات برنامه ریزی مهم............................................................................45

برنامه ریزی با محدودیتهای  توان خطا............................................................45

برنامه ریزی با احیای منابع.............................................................................46

سیستم اجرایی  بلادرنگ ................................................................................46

هسته های کوچک ، سریع و اختصاصی............................................................47

توسعه های زمان واقعی برای سیستم های اجرای بازرگانی................................48

سیستم های اجرای تحقیق................................................................................50

هسته MARS..................................................................................................51

هسته SPRING..............................................................................................52

هستهMARUTI ..............................................................................................52

هسته ARTS ..................................................................................................52

·        فصل سوم :  بررسی ارتباط میان اجزای یک سیستم جامع بلادرنگ............ 55

خلاصه.................................................................................................................56

شرح رابط میان RTOS  و برنامه کاربردی............................................................58

شرح عملگرهای بهبودیافته....................................................................................63

تشریح مطالعات تجربی..........................................................................................69

فصل چهارم : منابع...............................................................................73

فهرست جدول ها و شکلها :

شکل 1 – 1 : زمانبندی یک فرایند بلادرنگ.........................................................15

شکل 1 – 2 : زمانبندی وظیفه های بلادرنگ متناوب با مهلتهای زمانی کامل شدن....................................................................................................................22

شکل 1 – 3 : زمانبندی وظیفه های بلادرنگ نامتناوب با مهلتهای زمانی در شروع..................................................................................................................24

شکل 1 – 4 : مثالی از زمانبندی Linux.............................................................28

 شکل 1 – 5: طبقه های اولویت در SVR4 ......................................................30

جدول 1 -1 : اطلاعات اجرای دو وظیفه متناوب..............................................22

جدول1 – 2: اطلاعات اجرای پنج وظیفه نامتناوب...........................................25

شکل 3 – 1: معماری سیستم جامع.......................................................................58

شکل 3 – 2 : پروتکل ارتباط RS- 232C .........................................................60

شکل 3 – 3: خطای checksum .......................................................................62

شکل 3 – 4 : زمان تزریق خطا............................................................................64

شکل 3 – 5 : عملگرهای  جهش یافته..................................................................67

شکل 3 – 6 : مثالی از CRM .............................................................................68

شکل 3 – 7 : مثالی از CRH ...............................................................................68

جدول 3 – 1: رابط میان RTOS  و برنامه........................................................61

جدول 3 – 2 : محل تزریق خطا........................................................................65

جدول 3 – 3 : RTOS  و برنامه های کاربردی ..............................................70

جدول 3 – 4 : تعداد رابطهای بین RTOS  و برنامه........................................71

مقدمه:

مهمترین کاربرد سیستمهای بلادرنگ در رابطه با عملیات کنترل پردازش است . خاصیت مهم سیستم عاملهای بلادرنگ این است که هر فعل و انفعال با کامپیوتر بایستی یک پاسخ در مدت زمانی که از قبل تعیین شده است دریافت دارد . سیستم بایستی بتواند این زمان پاسخ را گارانتی بکند (عواقب زمان پاسخ بد در رابطه با سیستمی که یک هواپیما و یا یک کارخانه شیمیایی را کنترل میکند را میتوان براحتی تصور کرد ) . مسئله زمان پاسخ  در عمل به این معناست که معمولاً نرم افزار بصورت خاص-منظور است و به کاربرد بخصوصی اختصاص یافته است . دستگاههای جنبی چنین سیستمهایی نیز به احتمال قوی دستگاههای بخصوصی هستند . مثلاً ممکن است که از وسایل حس کننده که با سیگنالهای آنالوگ عمل می کنند به جای ترمینالهای عادی استفاده شوند

مشخصات سیستمهای عامل بلادرنگ:

سیستمهای عامل بلادرنگ را میتوان با داشتن ملزومات یگانه در پنج حوزه عمومی زیر مشخص نمود:

·                   قطعی بودن

·                   پاسخ دهی

·                   کنترل کاربر

·                   قابلیت اطمینان

·                   نرمش با خطا

سیستم عاملی قطعی است که عملیات خود را در زمانهای ثابت یا فواصل زمانی از پیش تعیین شده ، انجام دهد. وقتی چند فرایند در رقابت برای منابع و زمان پردازنده هستند ، هیچ سیستمی نمی تواند قطعی باشد. در یک سیستم عامل بلادرنگ ، درخواستهای فرایند برای خدمت توسط رخدادها و زمانبندی های خارجی اعمال می شود. میزان پاسخگویی سیستم عامل به درخواستها ، اولاً به سرعتی که می تواند به وقفه ها پاسخ دهد و ثانیاً به اینکه آیا سیستم ظرفیت کافی برای اداره تمام درخواستها ، در زمان معلوم دارد یا خیر، وابسته است .

یک معیار مفید برای قابلیت عملکرد قطعی سیستم عامل، حداکثر تأخیر از زمان ورود یک وقفه دستگاه با اولویت بالا ، تا زمان شروع خدمت است . در سیستم های عامل غیر بلا درنگ ، این تأخیر ممکن است در محدوده دهها تا صدها میلی ثانیه باشد ، در حالیکه در یک سیستم عامل بلادرنگ ممکن است این تأخیر حد بالایی از محدوده چند میکرو ثانیه تا یک میلی ثانیه داشته باشد .