Файл: Курс лекций по дисциплине СРВ (Артемов СП).pdf

Министерство Образования РФ 

Пермский Государственный Технический Университет 

Кафедра ИТАС 

Методическое пособие по предмету  

«Системы реального времени» 

Составил: 

ст. преподаватель 

Артемов С.П. 

Пермь, 2005  

2 

Основные задачи курса 

В  курсе  «системы  реального  времени»  рассматриваются 

следующие разделы: 

1. 

Грамотное построение информационных систем.  

1.1.Задачи проектирования: 

1.1.1. 

Выбор средств для реализации системы. 

1.1.2. 

Должны 

удовлетворяться 

требования, 

выдвигаемые 

заказчиком. 

1.2. Особенности коммуникации узлов в системе. 

1.3. Распределенный характер промышленной системы. 

2. 

Обеспечение  грамотного  планирования  систем  реального 

времени (СРВ). 

Анализ  СРВ  на  возможность  функционирования  в  надлежащем 

режиме. Конечная реализация строится по 3-4 вариантам. 

3. 

Анализ классификации СРВ. 

Классификация реализации систем реального 

времени 

Реальное  время  –  это  время,  которое  удовлетворяет 

информационную систему в обслуживании внешних событий. 

Основное применение СРВ находится в следующих областях: 

1. 

Анализ протоколов передачи данных. 

Анализатор  протокола  обеспечивает  прием  всех  данных  сети  и 

анализ  ошибок  передачи  данных.  Существует  программный  и 

аппаратный анализатор протоколов. 

2. 

Операционные 

СРВ. 

Система 

ориентирована 

на 

автоматизированные  системы,  в  которых  требуется  своевременная 

адекватная реакция на события. 

3 

3. 

Применение  в  языках  программирования.  Языки  СРВ 

предназначены  для  создания  СРВ  Assembler,  C,  Ada  (спутниковые 

системы наблюдения). 

4. 

Промышленные  СРВ.  Протоколы  передачи  данных  АСУ: 

FieldBus

, промышленные  Ethernet. 

5. 

SCADA-

приложения.  Предназначены  для  визуализации 

работы  автоматизированной  системы  или  автоматизированного 

объекта. 

6. 

БД  реального  времени  –  базы  данных,  в  которых 

предусмотрены  функции  с  физическими    данными,  полученными  в 

датчиках. Например,  Industrial SQL. 

7. 

SCADA-

приложения  и  БД  реального  времени  могут 

сформировать  комплексные  системы  реального  времени.  Системы 

разрабатываются под ключ. 

Классификация систем реального времени  

1. 

По типу применения 

2. 

По характеру работы 

По типу применения различают: 

Универсальные.  

Специализированные.  

СРВ  называется  специализированной,  если  она  ориентирована  на 

строго  определенную  задачу.  Обычно  применяются,  где  есть  риск  для 

человека. 70% - разработка, 30% - установка. 

СРВ  называется  универсальной,  если  ее  можно  применять  для 

различных  задач  автоматически.  Человеческий  фактор  сведен  к  нулю. 

90% - 

разработка, 10% - установка. 

По характеру работы различают: 

Системы жесткого реального времени (hard) (HRT) 

4 

Системы мягкого реального времени (soft) (SRT) 

СЖРВ (система жесткого реального времени) – это СРВ, в которой 

невыполнение    одной  функции  ведет  к  отказу  всей  системы.  Система 

может функционировать в случае отказа «не важной» функции. 

Система  является  СМРВ  (система  мягкого  реального  времени), 

если она не является СЖРВ (системой жесткого реального времени). 

Среди СЖРВ и СМРВ выделяют следующие системы: 

истинные  СРВ  –  это  СЖРВ,  в  которых  время  ответа  очень 

мало. 

Устойчивые СРВ – это СМРВ, в которых нет преимущества 

от смены операций между собой. 

Средства разработки систем РВ 

Средства  разработки    СРВ  –  это  инструменты,  позволяющие 

спроектировать СРВ на модельном объекте, отладить ее и перенести 

на реальный физический объект. 

Проблемы проектирования систем 

1. 

Распределенное 

управление. 

Сам 

объект 

систем 

автоматизации  имеет  несколько  систем,  требующих  обеспечить 

взаимодействие  между  этими  подсистемами.  Подсистем  может  быть 

несколько,  и  одна  подсистема  может  иметь  несколько  устройств 

управления. 1 устройство – 1 датчик. 

2. 

Обеспечение реального масштаба времени. 

Минимальный такт для СРВ – 20 мс. Минимальный цикл для СРВ 

– 20 мс. 

3. 

Обеспечение заданного времени отклика на запрос. 

Выделяют задачи: 

5 

1. 

Задача 

управления 

временем. 

Наличие 

таймеров 

программных  и  аппаратных,  наличие  функций  контроля  за 

выполнением операций. Время – это наивысший ресурс. 

2. 

Планирование  процесса  выполнения  задач.  Построение 

очереди  исполнения  функций  в  автоматизированной  системе.  Данная 

последовательность 

реализуется 

в 

объекте, 

называемом 

планировщик. 

3. 

Обеспечение коммуникации узлов в распределенных сетях. 

Сетевой планировщик задач. 

4. 

Обеспечение логической корректности выполнения задач. 

Построение алгоритма системы 

Система  называется  системой  реального  времени  (СРВ),  если 

правильность  ее  функционирования  зависит  не  только  от  логической 

корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления 

выполняются. 

Основной  задачей  СРВ  является  получение  надлежащих 

результатов за определенный кратчайший срок. 

С  точки  зрения  пользователя  необходимо  контролировать  два 

параметра: 

1. 

Логическая корректность вычислений. 

2. 

Время возникновения событий в системе. 

Организация систем реального времени 

СРВ состоит из трех подсистем: 

1. 

Контролируемая. 

2. 

Контролирующая. 

3. 

Операционная. 

Между этими подсистемами существуют интерфейсы: 

1-2 

– интерфейс приложения,