Временные характеристики ОС

Общепринятым условием, отделяющим ОСРВ от операционных систем общего назначения, является следующее: Время реакции операционной системы при любых вариантах загрузки должно оставаться постоянным. На практике это означает высокую стабильность таких характеристик системы, как латенция прерываний (т.е. время от момента инициации прерывания до первой команды программного обработчика), время переключения контекстов процессов и потоков, и т.д. Также для ОСРВ очень важны времена разрешения конфликтов, таких как приход низкоприоритетного и высокоприоритетного прерываний подряд в указанном порядке с небольшим временным разрывом. Стабильно малое время, за которое управление будет передано обработчику высокоприоритетного прерывания, является хорошей характеристикой ОСРВ. Однако здесь необходимо отметить важный момент: само по себе время реакции системы не играет особой роли, временные характеристики должны рассматриваться в контексте параметров внешнего процесса. Следует помнить, что в системах реального времени ключевыми являются не статистические (средние) оценки, а максимальные значения, поскольку превышение времени реакции даже в одном случае из миллиона в задачах жесткого реального времени Может привести к катастрофическим последствиям.

Еще одна важная особенность операционных систем реального времени, отделяющая их от систем общего назначения, заключается в независимости поведения системы и ее времен реакций от количества текущих задач. В большинстве систем общего назначения такие параметры как время переключения контекста потока прямо зависит от количества потоков в системе, в системах же реального времени этой зависимости быть не должно.

Принципиальные отличия ОСРВ от ОС общего назначения

В заключение рассмотрения функциональных требований приведем предложения, подчеркивающие принципиальное отличие операционных систем реального времени от операционных систем общего назначения [4]:

I. ОС общего назначения (системы разделения времени), особенно многопользовательские, такие как UNIX, ориентированы на оптимальное распределение ресурсов компьютера между пользователями и задачами. В операционных системах реального времени подобная задача отходит на второй план — все отступает перед главной задачей — успеть среагировать на события, происходящие на объекте.

• 2. Другое отличие — применение операционной системы реального времени всегда связано с аппаратурой, с объектом, с событиями, происходящими на объекте. Система реального времени, как аппаратно-программный комплекс, включает в себя датчики, регистрирующие события на объекте, модули ввода-вывода, преобразующие показания датчиков в цифровой вид, пригодный для обработки этих показаний на компьютере, и, наконец, компьютер с программой, реагирующей на события, происходящие на объекте. Операционная система реального времени ориентирована на обработку внешних событий. Именно это приводит к коренным отличиям (по сравнению с ОС общего назначения) в структуре системы, в функциях ядра, в построении системы ввода-вывода. Операционная система реального времени может быть похожа по пользовательскому интерфейсу на ОС общего назначения (к этому, кстати, стремятся почти все производители операционных системах реального времени), однако устроена она иначе.
• 3. Кроме того, применение операционных системах реального времени всегда конкретно. Если ОС общего назначения обычно воспринимается пользователями (не разработчиками) как уже готовый набор приложений, то операционная система реального времени служит только инструментом для создания конкретного аппаратно-программного комплекса реального времени. И поэтому наиболее широкий класс пользователей операционных системах реального времени — разработчики комплексов реального времени, люди проектирующие системы управления и сбора данных. Проектируя и разрабатывая конкретную систему реального времени, программист всегда знает точно, какие события могут произойти на объекте, знает критические сроки обслуживания каждого из этих событий.
• 4. Одно из коренных внешних отличий операционных систем реального времени от операционных систем общего назначения — четкое разграничение систем разработки и систем исполнения. Система исполнения операционных системах реального времени — это набор инструментов (ядро, драйверы, ис полняемые модули), обеспечивающих функционирование приложения реального времени.