Real vaqt tizimlari tushunchasi

Real vaqt tizimlari tushunchasi
Real vaqt tizimi – bu ma`lum bir vaqt orqalig`da tashqi hodisaga reaksiya ko`rsatadigan tizim. Bu tasrifdan tushunishimiz mumkinki RVT da asosiy etibor tashqi tasir (hodisaga) tez reaksiya ko`rsatadigan qurilmalarga qaratilgan. Bazi bir manbalarda RVT ga natija olish vaqti eng muhum bo`lgan tizimga aytiladi deb ko`rsatilgan. Boshqacha qilib aytganda, tizim tomonidan axborotni qayta ishlash atrof-muhit bilan doimiy va o'zaro o'zaro aloqani saqlab turish uchun ma'lum bir muddat davomida amalga oshirilishi kerak. Ishning muvaffaqiyati nafaqat uning mantiqiy to‘g‘riligidan, balki olingan natijalar vaqtiga ham bog‘liq. Agar bunday tizim vaqtli cheklanishni qoniqtirmasa, unda uning ishidagi adashishlar qayd qilinishi lozim. Posıx 1003.1 standarti «real vaqt» deganda, bu tizimning ma’lum vaqt oralig‘ida servisning talab qilingan darajasi bilan ta’minlash deb ta’riflaydi. Shunday qilib, tizimning oldindan bashorat qilinmagan tashqi hodisalarining paydo bo‘lishiga vaqtning oldindan bashorat qilingan reaksiyasi real vaqt tizimining chegarasi bo‘lib hisoblanadi. Ba’zida real vaqt tizimi tushunchasi «tezkor tizim» bilan tenglashtiriladi, biroq bu har doim ham to‘g‘ri bo‘lavermaydi, chunki tizimning ushlanib qolish reaksiyasining vaqti emas, balki ko‘rib chiqilayotgan vazifa uchun yetarli bo‘lgan vaqt muhimdir va U kafolatlangan bo‘lishi lozim.

Ko‘pgina amaliy sohalarda «real vaqt»ga o‘zgacha tushuncha bilan qaraladi. Signallarga raqamli ishlov berish sohasidan misol qilib keltiramiz. Agar audio ma’lumotlarga ishlov berishda tovushning har bir T soniyasi tahliliga T dan oshib ketuvchi vaqt kerak bo‘ladigan bo‘lsa, bunday ishlov berish jarayoni real vaqt jarayoni bo‘lib hisoblanmaydi. Agar T soniyadan kam talab qilinsa, bu endi real vaqt jarayoni bo‘lib hisoblanadi. «Qattiq» va «yumshoq» real vaqt tizimi ajratiladi. «Qattiq» real vaqt tizimi ma’lum interval vaqtida harakatlarni bajarishni ta’minlaydi. Odatda, bunday kafolatlar reaksiyaning o‘rnatilgan muddatidan chetga chiqishi tizimning ishlash qobiliyatining fatal buzilishiga olib keluvchi tizimlar uchun talab qilinadi.

Real vaqt tizimi klassifikatsiyasi

Tizim biron bir voqea yoki so'rovga aniq belgilangan vaqt ichida javob berishga majbur bo'lganda, biz buni real vaqtda tizim deb ataymiz. Belgilangan vaqt belgilangan muddat deb nomlanadi. Ushbu tizimlar oldindan aytib berilishi kerak va shuning uchun aniqlanish asosida aniqlanadi.

Agar real vaqt tizimi o'rnatilgan bo'lsa, biz uni real vaqtda o'rnatilgan tizim deb ataymiz. Ushbu maqolada biz ushbu ikkita atamani bir-birining o'rnida ishlatamiz. Haqiqiy vaqtda o'rnatilgan tizimlarga misollar samolyotlarni boshqarish, qulflashga qarshi tormoz tizimlari, elektron yurak stimulyatorlari va dasturlashtiriladigan mantiq nazorati kabi "missiya muhim" ilovalardir.

Real vaqt rejimida vaqtni cheklab qo'yish maqbulligiga qarab tasniflash mumkin. Agar vaqt cheklovini o'tkazib yuborish mutlaqo nomaqbul bo'lsa, masalan, agar inson hayotini yo'qotishi mumkin bo'lsa, biz buni real vaqtda qiyin tizim deb ataymiz. Yuqorida aytib o'tilgan elektron yurak stimulyatori bunga misoldir.

Ko'pgina tizimlar spektrdan yumshoqgacha bo'lgan spektrda mavjud bo'lib, bu erda belgilangan muddatni o'tkazib yuborish mumkin emas, ammo bu bajariladigan operatsiya darhol o'z qiymatini yo'qotadi. Ushbu spektr ichida joylashgan tizimlar ko'pincha real vaqt tizimlari deb nomlanadi.

Hodisalarga javob
Hodisa - bu tizim javob berishi kerak bo'lgan ogohlantiruvchi narsa. Bular apparat va dasturiy ta'minotda boshlanishi mumkin va ular biron bir narsa yuz berganligini va ular bilan shug'ullanish kerakligini ko'rsatadi. Hodisa ichki yoki tashqi tanaffus ko'rinishida paydo bo'lganda ko'proq tanish bo'lishi mumkin. Masalan, tugma bosilganda tizim buni sezishi va kerakli operatsiyalarni bajarishi mumkin. Voqealar har qanday vaqtda tizim o'zgarishini aniqlasa hosil bo'lishi mumkin. Tizim hodisani aniqlagan vaqt va uning ushbu hodisaga javob bergan vaqti o'rtasidagi vaqt, kechikish deyiladi. Kechikish aniqlanish vaqtini olib tashlagan holda javob vaqti sifatida belgilanadi.

L = T_r – T_d

Vazifalarni rejalashtirish
Vazifa - bu tizim protsessor tomonidan bajarilishi kerak bo'lgan ko'rsatmalar to'plami. Ba'zi real vaqtda tizim dizaynerlari vazifalarni rejalashtirishni afzal ko'rishadi, ayniqsa agar ular vaqti-vaqti bilan bajarilsa. Ko'pgina o'rnatilgan tizimlar bir necha marta kirishlarni his qilishlari va so'ngra ushbu yangi ma'lumotlarga asoslangan holda chiqishlarni o'zgartirishlari kerak. Ushbu turdagi tizimlar vazifalarni ishlatishga yordam beradi. Ushbu vazifalar odatda rejalashtiruvchi deb ataladigan dasturiy ta'minot yordamida rejalashtiriladi va bajariladi. Rejalashtirilgan vazifani bajarish kerak bo'lgan vaqt va u aslida bajarilishi vaqti orasidagi vaqt jitter deb ataladi. Jitter istalgan vaqtni olib tashlagan holda haqiqiy vaqt sifatida aniqlanadi.
J = T_a – T_d
Haqiqiy vaqtda ishlaydigan tizim voqealarni javobini, vazifalarni rejalashtirishni yoki ikkalasini ishlatmasligidan qat'i nazar, yakuniy maqsad maqbul deb hisoblangan yuqori chegarani (eng yomon stsenariy) belgilashda iloji boricha kam kutish va jitterga ega bo'lishdir.

Loyihalash namunalari

Qanday qilib real vaqtda o'rnatilgan tizimni loyihalashtirishga o'tish kerak? Tizimning talablari o'sib borishi va vaqtni cheklashi bilan, belgilangan muddatlarga rioya qilgan holda o'rnatilgan tizimning barcha ehtiyojlarini boshqarish qiyinlashadi. Quyida sanoatning barcha sohalarida qo'llaniladigan bir nechta aniq belgilangan printsiplar keltirilgan.

Dumaloq-Robin

Dumaloq robinalar jadvali - real vaqt tizimining cheklovlarini boshqarish uchun eng taniqli va keng tarqalgan rejalashtirish algoritmlaridan biridir. Nomidan ko'rinib turibdiki, u ishlaydi: tizimning har bir tarkibiy qismiga umumiy resurslardan foydalanish va kerakli vazifani bajarish uchun navbat beradi. Quyidagi rasmda keyingi vazifaga o'tishdan oldin har bir vazifaga 500 ms ish vaqti berilgan CPU ko'rsatilgan. Vazifalar 500 ms ichida bajarilishi mumkin yoki tugamasligi mumkin va ular ko'pincha burilish paytida to'xtagan joyni olishadi.

Navbat

Real vaqt tizimlarida yana bir foydali konstruktsiya bu navbatdir. Navbat mahsulotni ishlab chiqarish liniyasi deb o'ylash mumkin va u qayta ishlanadi. Tayyor bo'lgandan so'ng, tizim navbatdagi elementni navbatdan olib tashlaydi va unga ishlov beradi. Shunday qilib, bajarilishi kerak bo'lgan yangi vazifa navbatga qo'yilishi mumkin va tizim oldin kelgan barcha vazifalarni bajarishini kutadi. Oxir oqibat, yangi vazifa hal qilinadi, hatto uning orqasida ko'proq vazifalar paydo bo'ladi. 3-rasmda A topshirig'i va B topshirig'i bajarilgunga qadar C vazifasi navbatda o'tiradigan birinchi-in-out (FIFO) navbati ko'rsatilgan. 

Dumaloq-Robin

RVOT (RTOS) - bu o`rnatilgan tizimlar uchun real vaqt tizimi. 35 mikroprotsessorli arxitektura asosida qurilgan. 2017 yildan beri MIT litsenziyasi bo`yicha tarqatiladi. 2017 yilgacha GPL modfikatsiyalangan litsenziyasi bilan dasturchilarga modifikatsiya kodini tizimga kiritishda foydalanish uchun tarqatilgan.

FreeRTOS ko’p miqdorli mikrokontrollerlar bilan ishlash uchun mo’ljallangan. Kam xotiraga ega bo’lgan, tezkor xotira kamligi, xotirani boshqarish imkoniyati mavjud emasligi va qurilma darajasida ko’p vazifalilik mavjud bolmagan mikrokontrollerlar haqida gap ketmoqda.

Tizim dispecheri judayam sodda va ixcham, faqatgina jarayonlarning muhimlik darajasini qo’llab quvvatlaydi. Jumladan, Kooperativ, ko’pvazifalilik,

Semaforlar va navbatlar.

FreeRTOS ning 4-versiyasidan boshlab qo’shimcha yondosh dasturlarni ishlatishga imkoniyat yaratadi.
Distributiv tarkibiga tayyorlangan konfiguratsion fayllar va harbir arxitektura uchun alohida programma kiradi.


Xulosa

Biz real vaqt tizimlariga asoslangan FreeRTOS tizimi haqida ma’lumotlarni o’rganib chiqdik. FreeRTOS ko’p miqdorli mikrokontrollerlar bilan ishlash uchun mo’ljallangan. Kam xotiraga ega bo’lgan, tezkor xotira kamligi, xotirani boshqarish imkoniyati mavjud emasligi va qurilma darajasida ko’p vazifalilik mavjud bolmagan mikrokontrollerlar haqida gap ketmoqda. FreeRTOS distributivini ishlab chiqaruvchi saytidan bepul va hechqanday ma’lumotlarni taqdim etmagan holda(registratsiyasiz) yuklab olish mumkin. Distributiv tarkibiga qo’llanma kirmaydi, u RTOS dasturchilari saytining vebsaytida joylashgan.

FreeRTOS tizimi 2017-yildan keyin alohida sistema sifatida ishlatilib kelinmoqda. Real vaqt tizimlarida ishlaydigan dastur va tizimlar yaratish muhim qismidan biri bu vaqt hisoblanadi. Agar bizning yaratilgan tizim bizga kerakli vaqtda so’rovlarimizga javob qaytarmasa bunday tizimni real vaqt tizimi deya olmaymiz. FreeRTOS tizimi hayotda sanoat sohalarida ishlatilishini ko’rishimiz mumkin.