45450

Синхронизация в системах реального времени. Принципы разделения ресурсов в СРВ. «Смертельный захват» «Гонки» «Инверсия приоритетов». Технология разработки собственной ОС РВ

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Логическая последовательность исполнения Обеспечение доступа к общим ресурсам Обеспечение синхронизации с внешними событиями Обеспечение синхронизации по времени Связность задач. Обеспечение доступа к общим ресурсам. Реализация синхронизации необходима для обеспечения доступа к тем ресурсам которые являются разделяемыми ресурсами в системе т. Возникают коллизии связанные с получением доступа.

Русский

2013-11-17

69.5 KB

12 чел.

Синхронизация в системах реального времени. Принципы разделения ресурсов в СРВ. «Смертельный захват» «Гонки» «Инверсия приоритетов». Технология разработки собственной ОС РВ

Синхронизация задач.

Синхронизация задач – обеспечение согласованности действий программ на вычислительном узле.

Основные элементы синхронизации:

  1.  Связность задачи (т.е. логическая последовательность исполнения)
  2.  Обеспечение доступа к общим ресурсам
  3.  Обеспечение синхронизации с внешними событиями
  4.  Обеспечение синхронизации по времени

Связность задач. Любое действие в системе должно происходить последовательно в зависимости от предыдущих действий, т.е. должна учитываться история выполнения. Принцип связности реализуется в соответствии с разработанным алгоритмом. Кроме обеспечения последовательности связность реализует обеспечение логической корректности выдаваемых результатов. При не обеспечении связности система будет действовать правильно, но результат достигнут не будет. Свойство обеспечивается механизмами синхронизации, реализованными в планировщике заданий.

Обеспечение доступа к общим ресурсам.

Реализация синхронизации необходима для обеспечения доступа к тем ресурсам, которые являются разделяемыми ресурсами в системе, т.е. это некое физическое устройство либо память. Основные проблемы с доступом возникают при использовании алгоритмов с вытеснением.

Возникают коллизии, связанные с получением доступа. Эти коллизии связаны со следующими видами проблем:

  1.  проблема гонок
  2.  смертельный захват
  3.  инверсия приоритетов.

Гонки – если одна из задач захватывает ресурс и в течение длительного времени не обеспечивает доступ для всех задач, на узле функционирования возникают ошибки, которые называются гонками за ресурсами.

Для решения проблем используют:

1. Создание сервера ресурсов – создается задача, отвечающая за доступ к общему ресурсу. Задача обеспечивает последовательность исполнения и выполнение передачи.

2. Запрет прерывания доступа к ресурсу на время его использования.

3. Реализация принципа симфора, показывающего время, в которое возможен доступ к ресурсу. Участок кода программы, в котором происходит обращение к общему ресурсу, называется критической секцией, соответственно разрешение гонок должно осуществляться во всех критических секциях конечной системы.

Смертельный захват (deadlock) возникает если задачи не поделили между собой ресурсы.

Способы решения проблемы:

1. Принцип «либо все, либо ни чего», т.е. только одна задача в системе может претендовать на все ресурсы, вторая задача ожидает доступа до тех пор пока первая задача не освободит все ресурсы

2. Организация сервера для доступа к ресурсу

3. При требовании доступа к заданному ресурсу задача, требующая ресурс отключается с освобождением всех занятых до этого ресурсов и ожидает выполнение той задачи, которая заняла требуемый ресурс.

Инверсия приоритетов – задача с более высоким приоритетом не может выполниться из-за задачи с наиболее низким приоритетом.

Способы решения проблемы:

1. Сервер ресурсов (выполняется только та задача, которая имеет наивысший приоритет)

2. Перераспределение ресурсов (ресурс выделяется той задаче, которая начинает выполняться в заданный момент времени). Для оптимального распределения ресурсов и оптимизации поведения системы необходимо для каждого ресурса выделить свой сервер с установленным приоритетом и методом доступа. Этот сервер и будет отвечать за доступ к общим ресурсам. В конечном счете все сервера должны быть объединены планировщиком.

Наиболее проблемной архитектурой для обеспечения доступа является объектно-ориентированная.

Синхронизация задач с внешними событиями и по времени.

Синхронизация с внешними событиями -

обеспечение реакции системы на действия, которые передаются из внешних систем и не являются частью вычислительного узла. Обеспечение синхронизации возможно:

  1.  при организации распределенной системы и использовании сетевых компонентов;
  2.  при синхронизации с узлами, подключенными к внутренней шине вычислительного узла.

Синхронизация с внешними событиями используется для обеспечения алгоритма функционирования при распределении системы по разным вычислительным узлам. Синхронность функционирования обеспечивается наличием общих характеристик вычислительных узлов системы. Для реализации синхронизации с узлами, подключенными к внутренней шине вычислительного узла, используется два метода: метод прерываний и метод опроса.

Метод прерываний более скоростной, но в нем большой поток лишней информации. Применяется для быстрых систем и систем с большой градацией приоритетов.

В методе опроса задача, которой нужна информация, отправляет запрос на другой вычислительный узел именно в тот момент, когда ей это необходимо. Поток информации уменьшается. Используется для более медленных задач, т.к. требует подтверждения.

Синхронизация по времени

Создается квант времени. Он является эталонным измерителем и называется тиком. Для ОС – тик – базовая единица измерения. Размер тика может быть различным для разных ОС и определяется по таймеру. Таймеры бывают двух видов: программные и аппаратные. Количество аппаратных таймеров ограничено архитектурой вычислительного узла. Количество программных – архитектурой ОС. Одним из подвидов программных таймеров являются пользовательские таймеры. Пользовательский таймер – счетчик и обработчик этого счетчика. Любой программный таймер основывается на программных таймерах. Для таймера существует понятие – исключение таймера. Синхронизация по времени обеспечивается по меткам прерывания, выполнение каждой задачи реализуется по временному интервалу. Любой программный таймер должен быть кратен аппаратному таймеру. Если это условие не выполняется, то синхронизация по времени не возможна.

Технология разработки собственной ОСРВ.

Позиция разработчика АСУ создания ОС РВ делится на два этапа:

1. Разработка планировщика задач;

2. Создание драйвера оборудования, обеспечивающего подгрузку планировщика и задач на вычислительный узел заданной конфигурации.

1. Тип разрабатываемого планировщика определяется конфигурацией системы, на которую он ориентирован. Если система однопроцессорная, то планировщик должен быть реализован на базе вытесняющей политики, учитывающей приоритет, время запуска и время исполнения. Если система многопроцессорная, процесс создания планировщика делится на два этапа: создание локального планировщика каждого индивидуального процесса и создание глобального планировщика (реализуется с помощью политики приоритетного планирования без вытеснения).

Создание планировщика включает следующие компоненты:

- заголовочные файлы каждого индивидуального процесса или каждой метки;

- модуль обработки заголовочных файлов подгрузки функций;

- модуль взаимодействия с драйвером вычислительного узла;

- модуль назначения приоритетов и определение свободных ресурсов.

Планировщик является независимым от типа вычислительного узла на котором он выполняется.


2. Реализация драйвера зависит от типа использования микроконтроллера и микропроцессора. При реализации выделяют менеджеры обработки ресурсов, а также правила для работы с таймером. Работа с таймером делится на две группы:

- создание модулей для работы с аппаратным таймером;

- создание модулей для работы с программным таймером.

Количество модулей, реализуемых в качестве таймера, зависит от типа используемой платформы и количества элементов управления.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38297. Международное право 490.5 KB
  ПОНЯТИЕ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРАВА Возникновение и основные этапы развития международного права Международное право: понятие и сущность особенности и функции Соотношение международного и внутригосударственного права: доктрины механизмы воздействия Система международного права. Институты и отрасли международного права Тема 2. ИСТОЧНИКИ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРАВА Нормы международного права их особенности и виды.
38298. Види і форми міжнародної відповідальності 198 KB
  Проблема відповідальності в міжнародному праві безпосередньо пов’язана з функціонуванням міжнародного права та забезпеченням миру і правопорядку у світі. Таке розуміння цього міжнародно-правового інституту характерне, як для міжнародної наукової доктрини, так і для вітчизняної.
38299. МІЖНАРОДНО-ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ ПЕРЕВЕЗЕНЬ МОРСЬКИМИ ВИДАМИ ТРАНСПОРТУ 215 KB
  Перевезення товарів - справа, повязана з ризиком. Перевізники завжди прагнули максимально обмежити свою відповідальність. З іншого боку, вантажовідправники мають договірні зобовязання перед своїми покупцями і теж прагнуть зменшити ризик втрати або псування перевезених товарів.
38303. Европейский Парламент 40 KB
  14 ДЕС депутаты Европарламента избираются прямым всеобщим голосованием. Ряд существенных уточнений в порядок избрания депутатов Европарламента вносятся ДФЕС. Общее число членов Европарламента равно 751 750 1. Состав Европарламента и квоты отдельных государств фиксируются Европейским Советом по предложению Европарламента.
38304. Роль свободи в розвитку особистості 106 KB
  Вище сказане зумовлює актуальність проведеного мною дослідження на тему: Свобода – основна умова розвитку особистості . Мета дослідження: з'ясувати ролі свободи у формуванні особистості та будуванні громадянського суспільства. Вікові та індивідуальні фактори становлення свободи особистості Демократизація суспільства а отже і освіти вимагають від психологопедагогічної науки пошуку нових шляхів якісного вдосконалення виховання підростаючої особистості.
38305. Земельне право 1.82 MB
  Земельне право – самостійна галузь права представляє собою сукупність правових норм регулюючих: стосунки по використанню і охороні землі як природного ресурсу; умови і засоби виробництва в цілях організації раціонального використання і охорони землі; поліпшення і відтворення родючості ґрунтів; охорону прав і законних інтересів суб'єктів земельних стосунків. Таким своєрідним предметом земельного права є земельні правовідносини які мають наступні ознаки: поперше випливають із спеціальної правосуб'єктності суб'єктів земельного права із...