Функціональні вимоги до ОСРЧ

Розширення області застосування СРЧ призвело до підвищення вимог до цих систем. В даний час обов’язковою умовою, що пред’являється до ОС, яка претендує на застосування в задачах реального часу, є реалізація в ній механізмів багатозадачності. Та ж тенденція присутня й в ОС загального призначення. Але для СРЧ до реалізації механізмів багатозадачності пред’являється ряд додаткових, у порівнянні із системами загального призначення, вимог. Визначаються ці вимоги тією обов’язковою властивістю СРЧ, про яку вже говорилося – передбачуваністю.

Багатозадачність має на увазі паралельне виконання декількох дій, однак практична реалізація паралельної роботи впирається в проблему спільного використання ресурсів обчислювальної системи. І головним ресурсом, розподіл якого між декількома задачами називається диспетчеризацією (schedulіng), є процесор. Тому в однопроцесорній системі по-справжньому паралельне виконання декількох задач неможливе. Існує досить велика кількість різних методів диспетчеризації, і основні серед них будуть розглянуті далі.

У багатопроцесорних системах проблема поділу ресурсів також є актуальною, оскільки кілька процесорів змушені розділяти між собою одну загальну шину. Тому при побудові СРЧ, що потребує одночасного вирішення декількох задач, застосовують групи обчислювальних комплексів, об’єднаних загальним керуванням. Можливість роботи з декількома процесорами в межах одного обчислювального комплексу і максимально прозора взаємодія між декількома обчислювальними комплексами в межах, скажемо, локальної мережі, є важливою рисою ОСРЧ, що значно розширює можливості її застосування.

Під поняттям задачі в термінах ОС і програмних комплексів можуть розумітися дві різні речі: процеси і потоки. Процес є більш масштабним представленням задачі, оскільки позначає незалежний модуль програми або весь виконуваний файл, цілком з його адресним простором, станом регістрів процесора, лічильником команд, кодом процедур і функцій. Потік же є складовою частиною процесу і позначає послідовність коду, що виконується. Кожен процес містить як мінімум один потік, при цьому максимальна кількість потоків у межах одного процесу в більшості ОС обмежена тільки обсягом оперативної пам’яті обчислювального комплексу. Потоки, що належать одному процесові, розділяють його адресний простір, тому вони можуть легко обмінюватися даними, а час переключення між такими потоками (тобто час, за який процесор переходить від виконання команд одного потоку до виконання команд іншого) виявляється значно меншим, ніж час переключення між процесами. У зв’язку з цим у задачах реального часу паралельно виконувані задачі намагаються максимально компонувати у вигляді потоків, що виконуються в межах одного процесу.

Кожен потік має важливу властивість, на підставі якої ОС приймає рішення про те, коли надати йому час процесора. Ця властивість називається пріоритетом потоку і виражається цілочисельним значенням. Кількість пріоритетів (або рівнів пріоритетів) визначається функціональними можливостями ОС, при цьому найнижче значення (0) закріплюється за потоком іdle ОС, котрий призначений для коректної роботи системи, коли їй "нічого не треба робити".

Потік може знаходитися в одному з наступних станів:

1. Активний потік – це той потік, що у даний момент виконується системою.

2. Потік у стані готовності – потік, що може виконуватися і чекає своєї черги.

3. Блокований потік – потік, що не може виконуватися з деяких причин (наприклад, чекання події або звільнення потрібного ресурсу).

Розглянемо функціональні вимоги, що пред’являються до ОС, які застосовуються в СРЧ.

Дата добавления: 2014-01-07