Лекція 17. Планування реального часу.

1. Поняття про обчислення реального часу.

Обчислення реального часу стають все більш важливою галуззю знань. Операційна система, і зокрема планувальник, представляє собою важливий компонент системи реального часу.

Обчислення реального часу – це типи обчислень, в яких коректність системи залежить не тільки від логічного результату обчислень, але й від часу отримання цього результату. Оскільки події відбуваються в реальному часі, то й задачі, що пов`язані з ними, не повинні відставати від реальних подій.

Ще однією характеристикою задач реального часу є їх періодичність. Неперіодичні задачі мають граничні терміни початку чи кінця роботи; в періодичних задачах вимоги можуть бути вказані у вигляді “один раз за період Т” або “ точно за Т одиниць часу”.

2. Характеристики операційних систем реального часу.

Вимоги до операційних систем реального часу:

• детермінізм;

• чутливість;

• керування зі сторони користувача;

• відновлення після збоїв;

Операційна система детермінована, якщо вона виконує операції в фіксований певний час, або в межах інтервалів часу. При конкуренції процесів за володіння ресурсами і часом процесора система не є повністю детермінованою

Мірою здатності операційної системи до детермінованого функціонування служить тривалість максимальної затримки між надходженням в систему переривання від високопріоритетного пристрою і початком його обробки.

Детермінізм зосереджений на часовій затримці перед початком розпізнавання переривання; чутливість розглядає питання про те, скільки часу потрібно операційній системі для обробки переривання після розпізнавання.

Детермінізм і чутливість в сукупності утворюють час відгуку на зовнішню подію. Вимоги до часу відгуку є критичними для систем реального часу, які повинні відповідати часовим вимогам з сторони пристроїв, зовнішніх потоків даних і т.д.

Управління з сторони користувача в системах реального часу ширше, ніж в звичайних операційних системах. Користувач повинен мати можливість розділяти задачі на жорсткі та м’які і визначати відносні пріоритети в межах кожного класу.

Але навіть система реального часу повинна бути розроблена так, щоб вміти реагувати на помилки різного роду. Відновлення після збоїв – це характеристика системи, яка описує здатність системи зберігати максимальну функційність і не втрачати дані при збоях. Наприклад, типові системи типу UNIX при виявленні пошкодження даних ядра виводять відповідне повідомлення на системну консоль, скидають дамп пам’яті на диск для подальшого аналізу і припиняють роботу системи. Система реального часу буде пробувати або виправити ситуацію повністю, або мінімізувати її вплив на подальшу роботу системи. Найчастіше система інформує користувача або користувацький процес про необхідність корегуючих дій і продовжує роботу із зниженням рівня обслуговування. Якщо необхідно виключення системи, то вона спробує зберегти узгодженість фалів та даних.

Для того, щоб відповідати наведеним вимогам, сучасна система реального часу включає:

• швидке переключення процесів і\або потоків

• малий розмір (з мінімальною функційністю)

• здатність швидкого відгуку на зовнішнє переривання

• багатозадачність із засобами взаємодії процесів ( такими як семафори, сигнали, події)

• спеціалізовані таймери і системи тайм-аутів.

Основою системи реального часу є короткотривалий планувальник задач.

3. Планування реального часу.

Планування реального часу є однією з галузей, в яких ведуться активні дослідницькі роботи.

Розглянемо два розповсюджених класи алгоритмів планування. Різні алгоритми реального часу залежать від

• чи виконується система аналізу спланованості;

якщо так, то:

• виконується він статично чи динамічно;

• чи призводить він до безпосереднього виконання функції планування або ж до побудови розкладу, згідно з яким в процесі роботи відбувається диспетчеризація завдань.