prosdo.ru
добавить свой файл
1 2 3


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

______________________________________________________________


УТВЕРЖДАЮ

Директор ИДО

______________ С. И. Качин


«____»_____________2009г.


СИСИЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания

для студентов специальностей

220201 «Управление и информатика в технических системах»

230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и

автоматизированных систем»

Института дистанционного образования.


Составители: В. В. Курганов, Ю. М. Агеев


Специальность 220201

Семестр

9

10

Лекции, часов

4

14

Лабораторные занятия, часов




12

Контрольная работа




1

Всего, часов




130

Формы контроля




зачёт

Специальность 230105

Семестр

9


10

Лекции, часов

4

14

Лабораторные занятия, часов




12

Контрольная работа




1

Всего, часов




130

Формы контроля




экзамен


Издательство

Томского политехнического университета

2009
УДК 681.3


Системы реального времени: Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 220201 «Управление и информатика в технических системах» и 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» ИДО / Составили В. В. Курганов, Ю. М. Агеев. - Томск: Изд. ТПУ, 2009. – 32 с.


Рабочая программа, методические указания и контрольные задания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем
«____»______________ 2009 г.


Зав. кафедрой АиКС

доктор технических наук, профессор _________________ Г.П. Цапко


Аннотация

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания по дисциплине «Системы реального времени» предназначены для студентов специальностей 220201 «Управление и информатика в технических системах» и 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем». Данная дисциплина изучается один семестр.


Приведены основные темы дисциплины и указан перечень лабораторных работ. Приведены варианты заданий для контрольной работы. Даны методические указания по выполнению контрольной работы.


1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ учебной ДИСЦИПЛИНЫ


1.1. Цель преподавания дисциплины

Курс «Системы реального времени» предназначен для изучения принципов построения систем реального времени для управления различными техническими объектами.


1.2. Задачи изложения и изучения курса


Задача курса «Системы реального времени» состоит в изучении:


    • основополагающих принципов построения СРВ;

    • способов построения СРВ, обеспечивающих высокую реактивность;

    • способов построения СРВ, обеспечивающих эффективность управления ограниченными ресурсами;

    • способов разработки программного обеспечения для систем реального времени с учетом многозадачности и быстродействия;

    • способов построения систем ввода-вывода СРВ.

Курс СРВ способствует формированию у студентов инженерного подхода к проблемам разработки программного и технического обеспечения для систем автоматизированного управления реальными объектами.


1.3. Перечень дисциплин, необходимых для усвоения курса


Изучению данной дисциплины должны предшествовать следующие курсы:

    • компьютерная технология инженерного труда;

    • цифровая схемотехника;

    • микропроцессорная техника;

    • программирование;

    • автоматизированные системы управления.


1.4. Требования к уровню освоения содержания курса

Курс «Системы реального времени» даёт общие представления о принципах построения СРВ, логично дополняет инженерные курсы специальности. Особенно курс полезен тем студентам, которые планируют работать в области автоматизации технологических процессов, телекоммуникаций, компьютерных сетей и других приложений, в которых контроллеры и компьютеры управляют оборудованием в реальном масштабе времени.



2. СОДЕРЖАНИЕ теоретического раздела
ДИСЦИПЛИНЫ



Тема 1. Операционные системы общего назначения


Определение операционной системы (ОС). Операционная система как расширенная машина и как система управления ресурсами. Эволюция операционных систем.

Классификация операционных систем.

Особенности алгоритмов управления ресурсами: поддержка многозадачности, поддержка многопользовательского режима, вытесняющая и невытесняющая многозадачности, поддержка многопроцессорной обработки – мультипроцессирования.

Особенности аппаратных платформ. Мобильные операционные системы.

Особенности областей использования. Системы пакетной обработки информации. Системы разделения времени. Системы реального времени.

Особенности методов построения операционных систем. Операционные системы с монолитным ядром и микроядерный подход к построению системы.
Тема 2. Операционные системы реального времени


Понятие операционной системы реального времени (ОС РВ). Принципиальные отличия ОС РВ от ОС общего назначения. Системы жесткого и мягкого реального времени. Свойства и параметры ОС РВ.

Механизмы реального времени.

Система приоритетов и алгоритмы диспетчеризации. Механизмы межзадачного взаимодействия. Средства работы с таймерами.

Классы ОС РВ.

Исполнительные системы реального времени. Ядра реального времени. UNIX’ы реального времени. Windows NT реального времени.

Тема 3. Управление локальными ресурсами в ОС РВ


Управление процессами.

Алгоритмы планирования процессов: алгоритмы, основанные на квантовании; алгоритмы, основанные на приоритетах. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования. Средства синхронизации и взаимодействия процессов. Критические секции. Блокирующие переменные, семафоры. Тупики. Нити.

Управление памятью в ОС РВ.


Типы адресов. Методы распределения памяти без использования дискового пространства: фиксированными разделами; динамическими разделами; перемещающимися разделами. Методы распределения памяти с использованием дискового пространства: страничное распределение; сегментное распределение; сегментно – страничное распределение. Свопинг. Принцип кэширования данных.

Управление вводом выводом.

Физическая организация устройств ввода-вывода. Организация программного обеспечения ввода-вывода. Обработка прерываний. Драйверы устройств. Независимый от устройств слой ОС. Пользовательский слой ПО.


Тема 4. Операционная система реального времени QNX


Место ОС РВ QNX в ряду систем реального времени. Архитектура ядра ОС РВ QNX. Системные процессы и процессы пользователя. Драйверы устройств.

Связь между процессами в ОС РВ QNX. Операционная система с передачей сообщений. ОС РВ QNX как сеть. Микроядро ОС РВ QNX. Синхронное и асинхронное взаимодействие. Связь между процессами посредством сообщений, Proxy, сигналов. Синхронизация процессов. Функции Send(), Receive(), Reply(). Связь между процессами в сети. Виртуальные процессы.

Планирование процессов.

Приоритеты процессов. Методы планирования: планирование по методу простой очереди; круговой метод планирования; адаптивное планирование. Приоритет, управляемый клиентом. Задержка прерывания, Задержка планирования. Вложенные прерывания.

Служба времени в ОС РВ. Основные задачи службы времени. Таймеры. Управление временем. Создание, установка и удаление таймеров.

Система ввода-вывода. Пространство имен системы ввода/вывода. Префиксы. Пространство имен дескрипторов файлов.

Системные администраторы ОС РВ QNX.


Тема 5. Организация устройств ввода/вывода СРВ


Принципы построения и технические средства ввода-вывода дискретных сигналов.

Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы. Виды дискретных и цифровых сигналов. Принципы построения и основные схемы ввода/вывода дискретных сигналов.


Принципы построения и технические средства ввода-вывода аналоговых сигналов.

Характеристики и особенности аналоговых сигналов. Дискретизация и квантование аналоговых сигналов. Погрешности, возникающие при дискретизации и квантовании. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП): назначение, классификация, характеристики и принципы построения. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП): назначение, классификация, характеристики и принципы построения.

Тема 6. Интеллектуальные устройства и HART-протокол


Понятие интеллектуального устройства. Коммуникаторы. Цифровая связь. HART-протокол. Команды HART-протокола. Физические сигналы. Кодирование. Структура сообщений.


3. Содержание практического раздела дисциплины




следующая страница >>