第十三讲实时操作系统.ppt

1、2020/7/28,1,实 时 操 作 系 统,孟 庆 余,电话：62753496,2020/7/28,2,实时操作系统应用实例,(1) “远望”号测量船的信息处理系统 (2) 石油勘探地震数据采集系统,2020/7/28,3,内容目录,1、基本概念,实时 实时操作系统 系统响应时间 可预测性,2、实时操作系统的分类,按实时性分类 按应用范围分类,2020/7/28,4,3、实时操作系统的基本特点,3.1国际标准 POSIX 1003.4 3.2时间管理 3.3作业调度 3.4I/O 3.5内存调度 3.6文件系统,4、后PC时代的实时操作系统,4.1 移动计算 4.2 网络化 4.3 嵌入式

2、,2020/7/28,5,1、基本概念,1.1实时,如计算机系统，按照计算机外某进程在时间关系上所提出的要求，与该外部进程相关联地处理数据，以便用计算结果来引导此物理进程。,物理进程发生的真实时间。,2020/7/28,6,具有实时特性，能调配系统资源，支持实时控制系统工作的操作系统。它能将系统中各种设备有机地联系在一起并控制它们完成既定的任务。,1.2 实时操作系统,2020/7/28,7,1.3系统响应时间,从向系统发出处理要求起到给出应答信号为止所经历的时间，称为系统响应时间。,输入信息及排队等待时间 信息处理及等待时间； 输出信息及等待时间等。,系统响应时间包括：,2020/7/28,

3、8,系统响应时间,输入请求，信号到达,输入排队,处理排队,输入信息,处 理,输出排队,输出信息,输出结果，给出结果,2020/7/28,9,实时操作系统的系统响应时间。,确保系统响应时间的关键因素。,2020/7/28,10,在真实事件未发生之前，能够通过各种可行的方法，预先对某系统进行测试证实其达到预期功能的程度。 （模型与实际的近似程度）,1.4可预测性,2020/7/28,11,2、实时操作系统的分类,2.1按实时性的强弱分类,(1) 强实时系统，系统响应时间：ms,s 级 (2) 实时系统，系统响应时间：S (3) 弱实时系统，系统响应时间：s (4) 非实时系统，,分类：,根据：实时

4、操作系统系统响应时间的长短,2020/7/28,12,2.2 按功能分类 2.3按应用环境分类 嵌入式,2020/7/28,13,3、实时操作系统的基本特点,3.1 国际标准POSIX 10034,表 1 POSIX 10034的功能,2020/7/28,14,表 1 POSIX 10034的功能,功 能,说 明,优先级调度,计时器,共享内存,信号灯,进程通信,异步事件处理,进程锁内存,异步 I/O,I/O同步,实时文件,能置和读高精度的内部计时器,基于优先级的抢占式调度,能将同一片物理内存映射到各独立进程指定的虚拟空间,能创建和访问性能确定的文件,有效的同步原语(P、V操作),同步和异步的消

5、息传送能力，对信息流和资源实现控制,有将异步事件进行排队、确定时间内完成传递工作和 最小数据传输的机构,有能力将进程所用虚拟空间的一段或几段常驻在内存,应用程序的执行与其I/O操作能并行执行,有能力建立一种保证I/O可在不同的逻辑级上完成,2020/7/28,15,32 时间管理,3.2.1 绝对时间,l 时分秒、年月曰 编码 l 秒以下计时：ms， s l 二进制数值的计时,内容：,时间来源： 外部/内部,2020/7/28,16,内 容： 外部送来的时间同步信号 计算机内部的时间同步信号,3.2.2 相对时间,3.2.3 时间管理服务, 给出用字符表示的年/月/日，时/分/秒 日数 (二进

6、制形式) ms、s 或 s (二进制形式) 任务控制 (定时与时间比对) 超时信号 时间的放大和压缩（模拟）,2020/7/28,17,3.3 作业调度,3.3.1 简单模型：,采样周期 t 1 处理周期 t 2 引导周期 t 3,2020/7/28,18,2020/7/28,19,周期性任务： JC=I(i, pri) 非周期任务： JC=(o, pri) 通用处理任务： JC=(pri),3.3.2 作业分类,2020/7/28,20,类任务：,i = 1,i = 2,i = 4,3.3.3 作业调度,资源分配,2020/7/28,21,假定：两个类任务： S1 (i=1) S2 i=2)

7、 一个类任务： D,调度执行,抢占式调度,2020/7/28,22,抢占式调度,2020/7/28,23,通用 I/O：字符/DMA,实时系统特殊的 I/O:,DMA 利用规律性，减小系统开销 理想状态:软件不参予，或尽量少参予，特殊的 I/O 直接送入内存 Buffer。,3.4 I/O,2020/7/28,24,虚拟存储的特点：,实时系统的要求: 一般而言与此相反。,处理方法： 在虚拟内存中锁内存。,以时间换取内存空间。,3.5 内存调度,2020/7/28,25,一般情况：信息在磁盘上的分布,问题： 对于特定的文件，如何保证 I/O 时间最少？,答案： 连续文件,3.6 文件系统,2020/7/28,26,4、后PC时代的实时操作系统,4.1 移动计算 4.2 网络化 4.3 嵌入式,2