Что такое функционирование в «Реальном масштабе времени»

§5. Программное обеспечение промышленных систем 
 
Как показала практика, стоимость создания систем 
промышленной автоматизации определяется в основном затратами 
на разработку ПО, доля которого может доходить до 60%. 
Чем располагает разработчик промышленной системы? В 
первую очередь это операционные системы, поддерживающие 
функционирование разрабатываемого приложения. В сфере 
промышленной автоматизации свой мир операционных систем – 
ОС реального времени (ОС РВ). Для VME-процессоров, например, 
существует 17 ОС (OS-9/OS-9000, VRTX/Spectra, VxWorks, PDOS, 
pSOS+, LynxOS, VMEexec, iRMX, C-
Exec, QNX и т. д.). Поскольку 
крупные компании-производители обеспечивают для своих 
процессоров и устройств ввода/вывода полную поддержку сразу 
нескольких ОС РВ, можно найти версии систем из приведенного 
списка для многих платформ: 68000, PowerPC, ix86, Pentium. 

---

93 
ОС РВ характеризуется прежде всего малым временем 
реакции на внешние события. Так, гарантированное время реакции 
системы на процессоре MC68040/25 МГц под управлением 
операционной системы OS-9 v3.0/Atomic составляет 3 мкс. Как 
правило, это многопользовательские многозадачные ОС, 
выполненные по технологии микроядра. Последние версии ОС 
имеют прерываемое микроядро, что гарантирует быструю реакцию 
на внешнее событие при любом состоянии системы. Особенность 
большинства ОС – возможность стопроцентного размещения в 
памяти ядра, сетевого и графического обеспечения, драйверов и 
прикладных программ. Для встроенных бездисковых систем это 
чрезвычайно важно. 
Традиционно ОС РВ делятся на "жесткие" и "мягкие". 
Система "жесткого" РВ должна без сбоев отвечать на внешние 
события в рамках заранее определенного интервала времени. Время 
ответа должно быть предсказуемым и не зависеть от текущего 
состояния системы. "Мягкая" ОС РВ тоже должна отвечать очень 
быстро, но гарантированное время ответа в ней не обеспечивается. 
Здесь нужно отметить, что временные характеристики последних 
версий промышленных ОС практически стерли ранее 
существовавшую грань между двумя этими разновидностями. 
Сейчас OS-9, ранее считавшаяся "мягкой" ОС, практически не 
уступает классическим "жестким" ОС - pSOS+ и VxWorks. 
Все большее распространение в сфере промышленной 
автоматизации получают ОС общего назначения: Unix в разных 
реализациях, NT, OS/2, VMS. Для этого есть несколько причин. В 
различные реализации Unix стали включаться ядра реального 
времени, и это движение поддержано открытыми стандартами. В 
POSIX стандартизованы, например, диспетчеризация и 
синхронизация процессов, нити, тайм-ауты, управление 
прерываниями. Во-вторых, трудно устоять перед мощной 
экспансией ПК, особенно после выхода Windows NT, и рабочих 
станций. Третья причина состоит в наличии на платформах общего 
назначения широкого разнообразия инструментальных средств. 

---

94 
Действительно, кроме базовой поддержки, предоставляемой 
ОС РВ, для создания приложений разработчику требуется развитый 
инструментарий, которого, конечно, больше в общецелевых 
системах. Нельзя сказать, что ОС РВ в этом отношении бедны – в 
них обычно поддерживаются сетевые протоколы, X Window, Motif, 
но конкурировать на равных им все же тяжело, особенно с 
новейшими инструментальными технологиями. С другой стороны, 
все ОС РВ имеют собственные среды разработки (FasTrack, 
Microtec, MasterWorks), чьи возможности в определенных аспектах 
превосходят аналогичные общецелевые средства, которые, 
например, не могут помочь разработчику систем РВ на финальных 
стадиях отладки, когда нужно измерять время выполнения 
программ и время реакции системы. Поэтому можно выбрать 
подход, при котором ОС общего назначения используются в 
качестве среды для разработки ПО целевого приложения реального 
времени, а в качестве среды исполнения применяется та или иная 
ОС РВ. В этом варианте загрузка и отладка целевого ПО 
производится с инструментального компьютера по сети. 
Конечно, можно создать ПО системы автоматизации, 
опираясь только на общецелевые средства, однако цена такой 
разработки будет очень высока. Системы автоматизации – это такая 
же прикладная область, как, например, графика или САПР, и кроме 
универсального, 
здесь 
нужен 
специализированный 
инструментарий.