Real vaqtda operatsion tizimlar rtos turlari rtosning tarkibi

1.3 Jarayonlar, mavzular, vazifalar
Ko'p ishlarni bajarish kontseptsiyasi (pseudo-parallelism) real vaqtda tizim uchun bir protsessor bilan ishlashi kerak, amaliy dasturlar deyarli bir vaqtning o'zida sodir bo'lgan ko'plab tashqi voqealarni boshqarishi kerak.
UNIX dunyosidan kelib chiqqan jarayoning kontseptsiyasi juda qiyin ish olib boruvchi tizimda juda kam qo'llaniladi, chunki jarayon juda og'ir kontekstga ega. Ip tushunchasi paydo bo'ladi, bu subposens yoki engil jarayon (engil jarayon) deb tushuniladi. Mavzular bir xil jarayon kontekstida mavjuddir, shuning uchun ish zarrachalaridan o'tish juda tez sodir bo'ladi va xavfsizlik masalalari e'tiborga olinmaydi. Mavzular engildir, chunki ularning registr stavkasi kichik, ya'ni. ularning nazorat birliklari juda ham ixchamdir. To'xtatilgan oqimlarni boshqarish bloklarini tejash va tiklash hisobiga umumiy xarajatlar kamayadi. Boshqarish bloklari miqdori xotira konfiguratsiyasiga bog'liq. Agar turli xil manzillardagi bo'shliqlar ishlayotgan bo'lsa, tizim har bir ish zarrachalari uchun xotira xaritalashini qo'llab-quvvatlashi kerak.
Shunday qilib, real vaqtda tizimlarda jarayon jarayonlar va vazifalarga bo'linadi. Qanday bo'lmasin, har bir operatsiyani bajarish uchun ariza sifatida qaraladi. Ushbu ilovalar orasida juda ko'p shovqinlar bo'lmasligi kerak va aksariyat hollarda ular turli tabiatga ega: haqiqiy real vaqtda, yumshoq real vaqtda, haqiqiy vaqt emas.
1.4 rejalashtirish, ustuvorliklar
RTOS-dagi asosiy muammo har qanday holatda predmet tizimning xatti-harakatini ta'minlaydigan vazifalarni rejalashtirishdir. RTOSda rejalashtirish muammolari bilan bog'liq ravishda ikkita yondashuv - statik rejalashtirish algoritmlari (RMS - Rate Monotonic Scheduling) va dinamik rejalashtirish algoritmlari (EDF - Dastlabki muddatlar birinchi) o'rganilmoqda va ishlab chiqilmoqda.
RMS tizimning predmetlik shartlarini rasman tasdiqlash uchun ishlatiladi. Ushbu nazariyani amalga oshirish uchun xizmatni to'xtatishning ustuvor yo'nalishlari asosida (rejalashtirishning ustuvor rejalashtirilishi) rejalashtirish lozim. Nazariy jihatdan RMS har bir jarayonni oldindan belgilab beradi. Jarayonlar quyidagi shartlarga muvofiq bo'lishi kerak:
* jarayon o'z davrida bajarilishi kerak;
* jarayonlar bir-biridan mustaqildir;
* har bir jarayon har bir intervalda bir xil protsessor vaqtini talab qiladi;
* Periodik bo'lmagan jarayonlarda cheklangan muddatlar mavjud emas;
* Jarayonni to'xtatish cheklangan vaqt ichida amalga oshiriladi.
Jarayonlar ustuvorliklarga muvofiq amalga oshiriladi. RMS ni rejalashtirganda, eng qisqa muddatdagi vazifalarga imtiyoz beriladi.
EDFda ustuvorlik dinamik ravishda belgilanadi va eng yuqori o'ringa eng qisqa ijro etuvchi vaqtga ega jarayonga beriladi. Katta tizim yuklari bilan EDF RMS orqali afzalliklarga ega.
Barcha real vaqtda tizimlar muddatga asoslangan rejalashtirish siyosatini talab qiladi. Biroq, bu yondashuv ishlab chiqilmoqda.
Odatda, RTOS xizmatni to'xtatadigan ustunliklar bilan rejalashtirishni amalga oshiradi, bu RMS-ga asoslangan. Eng muhim xizmat ko'rsatishni to'xtatish (preemptif) RTOSning ajralmas qismi hisoblanadi real vaqt rejimida yuqori ustuvor hodisaning pastroq ustuvor hodisadan oldin qayta ishlanishi kafolatlanishi kerak. Bularning barchasi RTOSga nafaqat xizmatni to'xtatadigan ustuvor yo'nalishlarga asoslangan rejalashtirish mexanizmiga, balki tegishli uzilishni boshqarish mexanizmiga ham ehtiyoj tug'diradi. Bundan tashqari, RTOS to'xtatib bo'lmaydigan kritik kodni bajarish kerak bo'lganda to'xtatib turishi kerak. Chiqib ketish jarayonining davomiyligi minimallashtirilishi kerak.
RTOSda ishlab chiqilgan ustuvor tizimga ega bo'lishi kerak. Birinchidan, bu tizim talab etilishi mumkin, chunki tizimlar o'z ichiga tarmoqlardagi bo'linmalarga bo'linadigan server ilovalari majmuasi sifatida qaralishi mumkin va tizim jarayonlari va ish zarrachalariga bir necha yuqori darajadagi ustunliklar ajratilishi kerak. Ikkinchidan, murakkab dasturlarda barcha real vaqtda oqimlarni turli ustuvor darajalarda joylashtirish kerak, va real vaqtda bo'lmagan oqimlarni bir darajaga (har qanday real vaqtda oqimlardan past) joylashtirish kerak. Bunday holda, real vaqtda bo'lmagan ish zarralari yumaloq robin rejalashtirish rejimida (RRS) qayta ishlanishi mumkin, bu jarayonda har bir jarayonning protsessor vaqtli uyasi ta'minlanadi va kvant tugashi bilan jarayon tarkibi saqlanadi va navbatning oxiriga qo'yiladi. Ko'pgina RTOSlar RRSni vazifalarni bir xil darajada rejalashtirish uchun ishlatadilar. Odatdagidek 0 darajasi odatda bo'sh rejimda ishlatiladi.
Vazifalar asosida rejalashtirishda ikkita majburiy muammoni hal qilish kerak:
* jarayonning eng yuqori ustivorlik bilan amalga oshirilishini ta'minlash,
* Yuqori ustuvorliklarga ega vazifalar past ustuvorliklarga ega bo'lgan vazifalar bilan qamrab olingan resurslarni kutganda ustuvor inversiyani oldini olish.
Prioritetlarni o'zgartirishga qarshi kurashish uchun RTOSda real vaqtda ustuvorlikni meros qilish mexanizmi ko'pincha ishlatiladi, lekin ustuvorliklar jadallik kasb etishi sababli, RMS asosida rejalashtirishdan voz kechish kerak.