СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Астрахов А.В.
Для очной формы обучения
ВСЕГО
лекции
32
семинары
20
Всего аудиторных занятий
самостоятельная работа
100
52
48
Требования ГОС к обязательному минимуму содержания основной
образовательной программы:
Классификация задач реального времени, основные требования к вычислительным
средствам и характеристикам исполнения; архитектура систем реального времени; языки
программирования: основные конструкции, методы и приемы программирования;
архитектура программного обеспечения систем реального времени; оценка
эффективности функционирования; примеры типовых систем.
Целью изучения дисциплины является изучение принципов разработки и
исследования систем реального времени (СРВ); областей применения СРВ, особенностей
оборудования, на котором работают СРВ, международных соглашений и стандартов на
встраиваемые операционные системы и их расширения для систем реального времени;
изучение основ разработки программного обеспечения и основ администрирования для
СРВ.
Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения курса:
«Информатика и программирование», «Операционные системы»
В результате изучения дисциплины каждый студент должен:
- иметь представление о:
 современных методах проектирования СРВ.
- знать:
 определение и основные особенности встраиваемых операционных систем,
понятие операционной системы реального времени.
- уметь:
 создавать простейшие приложения для ОСРВ.
Основные виды занятий: лекции и практические занятия.
Основные виды текущего контроля занятий: защита лабораторных работ.
Основной вид рубежного контроля знаний: экзамен.
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Тема 1. Общие положения.
Определение и основные особенности встраиваемых операционных систем. Понятие
операционной системы реального времени. Типичные времена реакции на внешние
события в управляемых ОСРВ процессах. Области применения ОСРВ. Особенности
оборудования, на котором работают ОСРВ. Основные положения. Международные
соглашения и стандарты на системы реального времени. Стандарт POSIX и его
расширения для реального времени. Нормы ESSE консорциума VITA (VMEbus
International Trade Association). Стандарт SCEPTRE (Standartisation du Cceur des Executifs
des Produits Temps Reel Europeens).
Тема 2. Средства создания многопотоковых приложений
Программа, процесс, задача, процессор, ресурсы. Типы задач. Типы программ. Типы
ресурсов. Типы взаимодействия процессов. Сотрудничающие и конкурирующие
процессы. Синхронные и асинхронные процессы. Проблемы, связанные с разделяемыми
ресурсами. Состояния задачи. Состояния процесса. Синхронизация и взаимодействие
процессов (задач). Семафоры. Сигналы. Почтовые ящики. Условные переменные condvar.
Управление процессами (задачами). Планирование задач .Приоритеты. Виды приоритетов.
Стратегии планирования задач. планирование периодических задач. Переключение
контекста. Приоритетность и детерминизм. Прерывания. Разработка хорошо планируемых
задач. Управление памятью.
Тема 3. Особенности аппаратных составляющих систем реального времени
Особенности архитектуры компьютеров. Архитектуры процессоров и их влияние на
системы реального времени. CISC и RISC процессоры. Конвейеры. Архитектуры
системных шин и их влияние на системы реального времени. Особенности
исполнительных устройств СРВ.
Тема 4. Методы анализа СРВ
Частотно-монотонный анализ (RMA). Deadline Monotonic анализ (DMA).
Тема 5. Основы автоматизированного проектирования срв
Современные методы объектно-ориентированного анализа и проектирования. UML –
проектирование Систем и приложений реального времени для встраиваемых систем.
Разбиение на задачи. Проектирование классов для СРВ. Детальное проектирование ПО
СРВ.
Тема 6. Сравнительный обзор типов архитектур и конкретных реализаций
современных ОСРВ
Типы архитектур операционных систем реального времени. Классический и объектноориентированный подходы. Монолитная архитектура. Модульная архитектура (на основе
микроядра). Архитектура на основе объектов-микроядер. Конкретные реализации ОСРВ.
"Классические" системы: CHORUS (Chorus systeme Saint Quentin Yvelines, France),
LynxOS (Lynx Real Time Systems, os Gatos, USA), OS-9 (Microware, USA), pSOS+
(Integrated Systems, Santa Clara, USA), QNX (QNX Software Systems), Real Time Craft
(GSITECSI, Paris, France), VRTX (Ready Systems, Sunnyvale, USA), VxWorks (Wind River
Systems, Alameda, CA, USA). Объектно-ориентированные системы: SoftKernel
(Microprocess, Courbevoie, France). Системы на базе DOS. Системы на основе Linux.
Системы на различных платформах Windows (NT, CE).
Тема 7. Современные технологии параллельных и распределенных систем
Технология World Wide Web. Компонентные технологии (COM, CORBA). Кластерные
вычислительные системы. GRID - технологии. ПО промежуточного слоя. Системы
обработки транзакций (банковские системы)



Темы семинарских занятий:
Основы разработки многопотоковых приложений для WINDOWS. Создание
многопотокового приложения для однопроцессорных и двухпроцессорных
систем. Встроенные средства Windows для анализа многопотоковых
приложений и многопроцессорных систем. Библиотеки Borland Delphi и Borland
Builder для написания многопотоковых приложений.
Основы разработки многопотоковых приложений для «немногопотоковых
систем» (знакомство с библиотекой RTKernel фирмы OnTime).
Основы работы в ОСРВ QNX Neutrino (на базе некоммерческого дистрибутива
QNX Neutrino 6.2.1.NC) Ч.1. Установка, знакомство с файловой системой QNX,
основы администрирования. Ч.2. Основы программирования в QNX Neutrino,
программирование скрипт- файлов. Ч.3. Основы программирования на СИ в
QNX Neutrino с использованием стандартных текстовых редакторов и


компилятора GNU GCC. Ч.3. Основы программирования в QNX Neutrino с
использованием интегрированной среды разработки ПО.
Основы работы в ОСРВ WxWorks.
Основы работы в Windows CE.
ЛИТЕРАТУРА.
Основная:
1. Гома Х. UML. Проектирование систем реального времени, параллельных и
распределенных приложений: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс, 2002. – 704 с.
1.
2.
3.
4.
Дополнительная:
Дерк Луис. Borland C++. Справочник /Пер. с нем. – М.: «Издательство БИНОМ»,
1997.
Страуструп Б. Язык программирования С++, 3-е изд. /Пер. с англ. – Спб.; М.:
«Невский диалект» - «Издательство БИНОМ», 1999.
Смит Родерик В. Сетевые средства Linux: Пер. с англ. - М.: Издательский дом
"Вильяме", 2003. - 672 с.
Сулейманова А.М. Системы реального времени: учебное пособие/ Уфимск. гос.
авиац. техн. ун-т.– Уфа, 2004.– 292 с