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

13 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

15219. Ш. Сәтбаеваның ғылыми мұрасы 160 KB
  Қазақстан Республикасы Ұлттық Ғылым Академиясының корреспондент-мүшесі, Қазақ КСР ҒА Ш.Уәлиханов атындағы 1-ші дәрежелі сыйлығының лауреаты6 филология ғылымдарының докторы, профессор Шәмшиябану Қанышқызы Сәтбаева
15220. Шал ақын - Тілеуке Құлекеұлы 165 KB
  ӘЗIЛ СӨЗДIҢ АТАСЫ Көркем сөз өнерiнiң көрнектi өкiлi қазақтың ақтангер ақындарының бiрегейi әйгiлi Шал ақынның туғанына биыл 250 жыл толып отыр. Кейбiр газеттерде андасанда шын жанашырлықпен жарқ еткен қызғылықты мақалалар арнаулар болмаса бабаның тойы деп бауыр тартып...
15221. Шерхан Мұртаза 35.5 KB
  Шерхан Мұртаза – жазушы аудармашы қоғам қайраткері Шерхан Мұртаза Қамалға арнаған бір хатында жетпіс деген сөз Жет Піс деген екі сөзден құралады яғни жетілген шағың піскен кезің деген расау деген ой білдіріпті. Иә ол рас мен бұл сөзге көңіл аудармаушы едім. Осы...
15222. Шәкәрім және Пушкин 74 KB
  Шәкәрім және Пушкин Шәкәрім шығармалары туған халқына қайтып оралды ақынның өмір бойы армандағаны да осы еді. Өзі айтқандай €œЖаз шығып жаманшылық жоғалғанда€ өлең дастандары қарасөздері баспа жүзіне түгел шығып жылдар бойы аңсап күткен оқушысының қолына т
15223. Шәңгерей Сейіткерейұлы Бөкеев 40 KB
  Шәңгерей Сейіткерейұлы Бөкеев 1847-1920 Шәңгерей – ХІХ ғасырдың екінші жартысы мен ХХ ғасырдың басында қалыптасып дамыған қазақ жазба әдебиеті өкілдерінің бірі. Ол Батыс Қазақстан облысының қазіргі Орда ауданында Жасқұс құмында – хан ордасында дүниеге келген. Ж
15224. Уәлиханов Шоқан Шыңғысұлы 238 KB
  Уәлиханов Шоқан Шыңғысұлы Уәлиханов Шоқан Мұхамедханафия Шыңғысұлы 1835-1865 қазақтың ұлы ғалымы ағартушы шығыстанушы тарихшы этнолог географ фольклортанушы суретші. Қазіргі Қостанай облысы аумағында Сарыкөл ауданы Күнтимес мекенінде дүниеге келген. Бабасы...
15225. ШОҚАН (МҰХАММЕД-ХАНАФИЯ) УӘЛИХАНҰЛЫ (1835 -1865) 266 KB
  ШОҚАН МҰХАММЕДХАНАФИЯ УӘЛИХАНҰЛЫ 1835-1865 Шоқан Мұхаммед Қанафия Уәлиханов Шыңғысұлы 1835-1865 – қазақтың ұлы ғалымы: ориенталист тарихшы фольклоршы этнограф географ ағартушы демократ. Әжесі бала күнінде Шоқаным деп еркелетіп айтуымен Шоқан аталып кет...
15226. Ұлттық тіл 33.5 KB
  Ұлттық тіл ауызекі және жазбаша түрдегі ұлттық қарым қатынас құралы.Қазақ тілінің пайда болуы дамып жетілуі қазақ халқының ұлт болуымен тікелей байланысты. Адам өз ортасымен күнделікті түрлі қарым – қатынаста болады.Сол арқылы тіршілік жасайдыбілімтәжірибе...
15227. Ахмет Байтұрсынов қазақ тілтану ғылымының атасы 60.5 KB
  Ахмет Байтұрсынов қазақ тілтану ғылымының атасы Кіріспе Өнер алды – қызыл тіл деп мақалдап өткен қазақ ақындары жазушылары осы күнге дейін қазақ поэзиясында биік орын алады. Солардың бірі Ахмет Байтұрсынұлы. Өз заманының ағысына қарсы тұра білген қайраткер. Қаз