Transcript Лекция 2
СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Real-time operating system • В задачах реального времени предъявляются специфические требования к методам диспетчеризации, поскольку передача управления потоку должно определяться критическим сроком его обслуживания (т.н. deadline-driven scheduling). В наибольшей степени этому требованию соответствует вытесняющая приоритетная многозадачность. • В СРВ, в контексте задачи диспетчеризации нескольких разноприоритеных потоков, очень важной является проблема распределения приоритетов таким образом, чтобы каждый поток уложился в свой срок критического обслуживания. • Если все потоки системы укладываются в свои сроки критического обслуживания, то говорят, что система диспетчируема (schedulable). • Для СРВ, применяющихся в обработке периодических событий, в 1970 году Лиу и Лейленд предложили математический аппарат, позволяющий определить, является ли система диспетчируемой. • Этот аппарат называется «Частотно монотонный анализ» (ЧМА) (Rate Monotonic Analyzing) ЧМА Теорема 1 Для множества N независимых периодических задач, где Ci и T = 1,2.... N, являются временем выполнения и периодом, соответственно, и исходя из того, что критический срок выполнения задачи равняется ее периоду, задача диспетчеризируема на основании частотно-монотонной диспетчеризации, если выполняется следующее условие: n i 1 Ci Ti N 2 1 N 1 ЧМА Теорема 1 (прод) Иными словами, запросы модулей могут быть диспетчеризированы на основании ЧМА, если их совокупный коэффициент использования меньше чем некоторый верхний предел N(2**1/N-1)), который намного меньше чем полная насыщенность шины. Значение N(2**1/N-1)) стремится к Ln 2 ≈ 0.693 при N, стремящемся к бесконечности. ЧМА Теорема 2 i Cj j 1 lT jk min lTk T j 1 где минимум рассчитан как k, l Wi Wi k , l ,1 k i, l 1,..., Ti Tk Требования к ОСРВ первое требование к ОСРВ: ОСРВ должна реализовывать возможность многозадачности, причем с поддержкой вытесняющей приоритетной методики диспетчеризации. Требования к ОСРВ второе функциональное требование ОСРВ: ОС должна иметь достаточно большое (определяется масштабом задачи) количество приоритетов. Рекомендуемым значением является 128 уровней. Требования к ОСРВ • Третьим функциональным требованием к ОСРВ является наличие в ОС механизмов синхронизации доступа к разделяемым ресурсам. инверсии приоритетов A С наследование приоритетов Какие же механизмы защиты от этой проблемы используют разработчики операционных систем реального времени? Наиболее широко распространенный и проверенный механизм – это наследование приоритетов. Суть этого метода заключается в наследовании низкоприоритетным потоком, захватившим ресурс, приоритета от высокоприоритетного потока, которому этот ресурс нужен. Протокол Предельного Приоритета Другой, несколько менее распространенный метод, называется Протокол Предельного Приоритета (Priority Ceiling Protocol). Метод этот заключается в добавлении к стандартным свойствам объектов синхронизации параметра, определяемого максимальным приоритетом потока, которые к этому объекту обращаются.