24514

Планирование в системах реального времени

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Планирование облегчается тем что в системах реального времени весь набор выполняемых задач известен заранее часто также известно времени выполнения задач моменты активизации и т. Если нарушение сроков выполнения задач не допустимо то система реального времени считается жесткой система управления ракетой или атомной электростанцией система обработки цифрового сигнала при воспроизведении оптического диска. Для периодической задачи все будущие моменты запроса можно определить заранее путем прибавления к моменту начального запроса величины...

Русский

2013-08-09

20.19 KB

17 чел.

Вопрос 19. Планирование в системах реального времени.

§4.2.6.Планирование в системах реального времени.

В системах реального времени планирование имеет особое значение, поскольку время реакции на сигналы управляемого объекта не должно превышать заданное значение. Планирование облегчается тем, что в системах реального времени весь набор выполняемых задач известен заранее, часто также известно времени выполнения задач, моменты активизации и т. д. Эти данные могут быть использованы для создания статического расписания или для построения адекватного алгоритма динамического планирования.

При разработке алгоритмов планирования учитывают, какие последствия возникают при несоблюдении временных ограничений. Если нарушение сроков выполнения задач не допустимо, то система реального времени считается жесткой (система управления ракетой или атомной электростанцией, система обработки цифрового сигнала при воспроизведении оптического диска). Если нарушения временного графика нежелательны, но допустимы, то система реального времени считается мягкой (система продажи билетов).

Внешние события, на которые система должна реагировать, можно разделить на периодические (возникающие через регулярные интервалы времени) и непериодические (возникающие непредсказуемо). Для периодической задачи все будущие моменты запроса можно определить заранее путем прибавления к моменту начального запроса величины, кратной известному периоду. Возможно наличие нескольких периодических потоков событий, которые система должна обрабатывать.

Все периодические задачи могут быть своевременно обработаны однопроцессорной системой только при выполнении условия:

,

где tобр i – время обработки i-го события процессором;

Ti – период возникновения i-го события;

m – число событий.

Системы реального времени, удовлетворяющие этому условию, называются поддающимися планированию или планируемыми. Для таких систем может быть составлено статическое расписание выполнения задач.

В жестких системах реального времени время завершения выполнения каждой из критических задач должно быть гарантировано для всех возможных сценариев работы системы. Это может быть достигнуто следующими путями:

- исчерпывающее тестирование всех возможных сценариев поведения управляемого объекта и управляющих программ;

- построением статического расписания (для планируемых задач);

- выбором математически обоснованного динамического алгоритма планирования.

Выполняемые задачи могут быть зависимыми и независимыми. Для независимых задач планирование производить проще. При большом числе независимых задач проще организовать их многопроцессорную обработку, чем организовывать мультипрограммное выполнение этих задач на одном компьютере, так как при этом значительно возрастает сложность программного обеспечения.

Обычно одновременно выполняющиеся задачи являются зависимыми, поскольку должны обмениваться информацией и получать доступ к общим данным для достижения общей цели системы. Проблема планирования зависимых задач очень сложна, нахождение ее оптимального решения требует больших вычислительных ресурсов, сравнимых с теми, которые требуются для собственно выполнения задач управления. При планировании зависимых задач следует учитывать ограничения на синхронизацию и последовательность выполнения задач, обусловленные взаимными исключениями (запрет выполнения некоторых задач в течение определенных периодов времени).

Классический динамический алгоритм для жестких систем реального времени с одним процессором использует вытесняющую многозадачность и основан на относительных статических (неизменяемых в течение жизни задачи) приоритетах. Суть алгоритма состоит в том, что всем задачам назначаются статические приоритеты в соответствии с величиной их периодов выполнения. Задача с самым коротким периодом получает наивысший приоритет, а задача с наибольшим периодом выполнения получает наименьший приоритет. При соблюдении всех ограничений этот алгоритм гарантирует выполнение временных ограничений для всех задач во всех ситуациях.

Если же периоды повторения задач кратны периоду выполнения самой короткой задачи, то требование к максимальному коэффициенту загрузки процессора смягчается – он может доходить до 1.

Существуют также алгоритмы с динамическим изменением приоритетов, которые назначаются в соответствии с такими текущими параметрами задачи как, например, конечный срок выполнения. При назначении задачи на выполнение в качестве очередной выбирается та задача, у которой текущее значение разницы между конечным сроком выполнения и временем, требуемым для ее непрерывного выполнения, является наименьшим.

Моменты перепланировки.

Для реализации алгоритма планирования ОС должна получать управление всякий раз, когда в системе происходит событие, требующее перераспределения процессорного времени. К таким событиям относятся:

Прерывание от таймера, сигнализирующее, что время, отведенное активной задаче на выполнение, закончилось. Планировщик переводит задачу в состояние готовности и выполняет перепланирование.

Активная задача выполнила системный вызов, связанный с запросом на ввод-вывод или на доступ к ресурсу, который в настоящий момент занят. Планировщик переводит задачу в состояние ожидания и выполняет перепланирование.

Активная задача выполнила системный вызов, связанный с освобождением ресурса. Планировщик проверяет, не ожидает ли этот ресурс какая-либо задача. Если да, то эта задача переводится из состояния ожидания в состояние готовности. При этом, возможно, что задача, которая получила ресурс, имеет более высокий приоритет, чем текущая активная задача. После перепланирования более приоритетная задача получает доступ к процессору, вытесняя текущую задачу.

Внешнее (аппаратное) прерывание, которое сигнализирует о завершении периферийным устройством операции ввода-вывода, переводит соответствующую задачу в очередь готовых, и выполняется планирование.

Внутреннее прерывание сигнализирует об ошибке, которая произошла в результате выполнения активной задачи. Планировщик снимает задачу и выполняет перепланирование.

При возникновении каждого из этих событий планировщик выполняет просмотр очередей и решает вопрос о том, какая задача будет выполняться следующей. Помимо указанных существует и ряд других событий (часто связанных с системными вызовами), требующих перепланировки. Например, запросы приложений и пользователей на создание новой задачи или повышение приоритета уже существующей задачи создают новую ситуацию, которая требует пересмотра очередей и, возможно, переключения процессора.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68189. ФОРМУВАННЯ МЕХАНІЗМУ ОПОДАТКУВАННЯ НЕРУХОМОГО МАЙНА В УКРАЇНІ 261.5 KB
  Запровадження оподаткування нерухомого майна є одним з пріоритетних завдань реформування податкової системи України, реалізацію якого передбачено Податковим кодексом. Податки на нерухоме майно як інструмент фіскальної політики застосовуються у багатьох країнах світу з різними формами державного устрою...
68190. Удосконалення технології радіально-прямого видавлювання деталей зі сферичною порожниною із порошкових пористих заготовок 661.5 KB
  У сучасних умовах підвищення конкурентоспроможності продукції вітчизняного машинобудування пов’язано з удосконаленням технологій видавлювання для виготовлення біметалічних деталей які дозволяють одержати вироби високої якості з використанням вторинних ресурсів при мінімальних...
68191. Соціально-політичний розвиток Греції в умовах європейської інтеграції 165 KB
  Трансформація суспільної свідомості в бік визнання переваг демократичного ладу поступово призвела до переконання щодо необхідності більш активної участі у загальноєвропейських процесах свідченням чого став процес інтеграції Греції до структур ЄС.
68192. МЕТОДИЧНА ПІДГОТОВКА МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ МАТЕМАТИКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 483 KB
  Динамічні зміни в усіх сферах життєдіяльності, реформування освіти України та загальна інформатизація навколишнього середовища спонукають до переусвідомлення чинних і пошуку нових концептуальних засад щодо вдосконалення якості освіти.
68193. СИНТЕЗ ВІСЕСИМЕТРИЧНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 1.97 MB
  Великий клас електромагнітних систем які знайшли широке застосування як основа електромагнітів електричних апаратів і інших електромеханічних пристроїв та механізмів являють собою електромагніти з осьовою симетрією.
68194. РОЗВИТОК ТВОРЧИХ ЗДІБНОСТЕЙ МОЛОДШИХ ШКОЛЯРІВ У РОБОТІ НАД ТЕКСТОМ НА УРОКАХ УКРАЇНСЬКОЇ МОВИ 195 KB
  Проблема розвитку творчих здібностей особистості є однією з центральних у педагогіці оскільки прогрес суспільства це шлях творчого зростання долання стереотипів і вироблення нових нестандартних часто несподіваних рішень оригінальних підходів і шляхів їх втілення.
68195. ПАТОГЕНЕЗ ПОРУШЕННЯ РАНОВОГО ПРОЦЕСУ ЗА УМОВ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 312 KB
  Глибокі й різноспрямовані дослідження СДС привели до розробки й впровадження ряду нових методів хірургічного лікування зокрема реваскуляризуючих операцій використання різноманітних ранових покрить та аплікацій на ранову поверхню стовбурових клітин аутофібробластів й різноманітних факторів росту...
68196. РОЗВИТОК ЗЕМЕЛЬНИХ ВІДНОСИН У СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ 891 KB
  Ринкові трансформації національної економіки, невід’ємною складовою яких є земельна реформа, зумовили серйозні зрушення у формах власності на землю і господарювання на ній. Ринкове середовище вимагає удосконалення процесів регулювання земельних відносин, чим підвищується актуальність обраної теми.
68197. МЕХАНІЗМ ОПОДАТКУВАННЯ НЕРУХОМОГО МАЙНА В УКРАЇНІ 361.5 KB
  Сьогодні у нашій державі оподаткування нерухомості не відіграє значної фіскальної та соціальної ролі в порівнянні із зарубіжними країнами. Для зміцнення матеріальнофінансової бази місцевого самоврядування та нівелювання значної дохідної і майнової нерівності населення особливої...