Системы реального времени

Системы виртуальных машин

Такие системы стоят несколько особняком. Система виртуальных машин — это ОС, допускающая одновременную работу нескольких программ, но соз­дающая при этом для каждой программы иллюзию того, что машина нахо­дится в полном ее распоряжении, как при работе под управлением ДОС. Зачастую, "программой" оказывается полноценная операционная система – примерами таких систем являются VMWare для машин с архитектурой х86 или VM для System/370 и ее потомков.

Виртуальные машины являются ценным средством при разработке и тести­ровании кросс-платформенных приложений. Реже они используются для отладки модулей ядра или самой операционной системы.

Такие системы отличаются высокими накладными расходами и сравнитель­но низкой надежностью, поэтому относительно редко находят промышлен­ное применение.

Часто СВМ являются подсистемой ОС общего назначения: MS DOS и MS Windows-эмуляторы для UNIX и OS/2, подсистема WoW в Windows NT/2000/XP, сессия DOS в Windows З.х/95/98/МЕ, эмулятор RT-11 в VAX/VMS.

В системах виртуальных машин, как правило, приходится уделять много внимания эмуляции работы аппаратуры. Например, несколько программ могут начать программировать системный таймер. СВМ должна отследить такие попытки и создать для каждой из программ иллюзию, что она запро­граммировала таймер именно так, как хотела. Разработка таких систем явля­ется сложным и часто неблагодарным делом. Архитектура таких систем сильно зависит от свойств виртуализуемой аппаратуры, поэтому мы почти не будем обсуждать этот класс ОС.

Это системы, предназначенные для облегчения разработки приложений реального времени — программ, управляющих некомпьютерным оборудованием с жесткими ограничениями по времени. Примером такого приложения может быть программа бортового компьютера fly-by-wire (дословно — "летящий по проволоке", т. е. использующий систе­му управления, в которой органы управления не имеют механической и гидравлической связи с рулевыми плоскостями) самолета, системы управ­ления атомной электростанцией или промышленным оборудовани­ем. Подобные системы должны поддерживать многопоточность, гарантиро­ванное время реакции на внешнее событие, простой доступ к таймеру и внешним устройствам.

Способность гарантировать время реакции является отличительным призна­ком систем реального времени. Важно учитывать различие между гарантированностью и просто высокой производительностью и низкими накладными расходами. Далеко не все алгоритмы и технические решения, даже и обеспечивающие отличное среднее время реакции, годятся для приложений и операционных систем РВ.

По другим признакам эти системы могут относиться как к классу ДОС (RT-11), так и к ОС (OS-9, QNX).

Качественная реализация современных мультимедиа приложений предъявляет к системе те же требования, что и промышленные задачи реального времени. В мультимедиа основной проблемой является синхронизация изображения на экране со звуком. Именно в таком порядке. Звук обычно генерируется внешним аппаратным устройством с собственным таймером, и изображение синхро­низируется с ним. Человек способен заметить довольно малые временные неоднородности в звуковом потоке, а пропуск кадров в визуальном потоке не так заметен. Расхождение же звука и изображения фиксируется челове­ком уже при задержках около 30 мс. Поэтому системы высококачественного мультимедиа должны обеспечивать синхронизацию с такой же или более вы­сокой точностью, что мало отличается от реального времени.

Так называемое "мягкое реальное время" (soft real time), предоставляемое со­временными Win32 платформами, не является реальным временем вообще, это что-то вроде "осетрины второй свежести". Система "мягкого РВ" обеспе­чивает не гарантированное, а всего лишь среднее время реакции. Для муль­тимедийных приложений и игр различие между "средним" и "гаранти­рованным" не очень критично — ну дернется картинка, или поплывет звук. Но для промышленных приложений, где необходимо настоящее реальное время, это обычно неприемлемо.

Дата добавления: 2014-11-25