2. содержание дисциплины - Чувашский государственный

Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»
Технический институт
Факультет дизайна и компьютерных технологий
Кафедра компьютерных технологий
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
проф. ____________ А.Ю. Александров
«____» ___________________ 2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплина ДС.08 – СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Направление 654600 – Информатика и вычислительная техника
Специальность 230102 – Автоматизированные системы обработки информации и управления
БЮДЖЕТ ВРЕМЕНИ (ЧАС.)
Срок
обучения
Сем
4,5 г.об.
6 лет
3,5 г.об.
5 лет
8
11
6
9
Всего
100
100
100
100
Всего
ауд
20
20
51
68
Аудиторные занятия
Лек
Прак
12
12
34
34
-
Лаб
Сам.
раб.
8
8
17
34
80
80
49
32
Контр.
раб.
+
+
Итоговый контроль
Зач.
Экз.
Курс. пр
(раб)
+
+
+
+
+
+
Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная
техника, специальности 230102 – Автоматизированные системы обработки информации и управления, утвержденным 27 марта 2000г. (Регистрационный номер 224
тех/дс).
Составитель: ст. преподаватель кафедры КТ
Е.А. Курябина
Рабочая программа обсуждена, одобрена и рекомендована к использованию на заседании
кафедры компьютерных технологий, «___» ___________ 2010 г., протокол №___
Зав. кафедрой компьютерных технологий,
профессор
В.П. Желтов
Рассмотрена и одобрена методическим советом ФДиКТ
Декан, председатель методсовета факультета ДиКТ
В.П. Желтов
Чебоксары 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1. Цели и задачи преподавания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
- знать и уметь использовать принципы организации вычислительных процессов в
цифровых информационно-управляющих системах, работающих в реальном масштабе времени, взаимосвязь программных и аппаратных средств в системах этого класса, методы
управления памятью, синхронизации взаимодействующих процессов, принципы контроля
достоверности обработки информации в системах реального времени, основные теоретические методы построения и анализа систем реального времени;
- иметь опыт рассчитывать и анализировать характеристики и показатели эффективности систем реального времени с позиции программиста-аналитика, применять системные
средства операционных систем при разработке программ систем реального времени, использовать для программирования алгоритмические языки уровня Си;
- иметь представление о характеристиках и функциях современных и перспективных
операционных систем реального времени, проблемах и тенденциях их развития.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Предмет и задачи дисциплины. Основные этапы развития информационноуправляющих систем реального времени. Современный уровень развития систем реального
времени. Примеры типовых систем реального времени.
Содержание курса, его связь с другими дисциплинами учебного плана и место в подготовке инженеров-программистов.
ТЕМА 1. КОНЦЕПЦИЯ ПРОЦЕССОВ
Имя, класс, алфавит, определение процесса. Система обозначений: префиксы, рекурсия, выбор, взаимная рекурсия. Законы. Реализация процессов. Протоколы. Операции над
протоколами: конкатенация, сужение, голова и хвост, звездочка, порядок, длина. Реализация
протоколов. Протоколы процесса: законы, реализация, примеры. Спецификации: соответствие спецификации, доказательства, примеры.
ТЕМА 2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОЦЕССОВ
Взаимодействие: законы, реализация, протоколы. Примеры: алфавиты, поведение, дедлок, бесконечный перехват. Ввод и вывод: примеры, реализация, спецификации. Транспортеры: законы, реализация, замыкание, спецификации. Подчинение: законы, схема коммутаций. Последовательные процессы: законы, прерывания, катастрофы, перезапуск, чередование, контрольные точки, реализация. Разделяемые ресурсы: поочередное использование, общая память, кратные ресурсы. Операционная система. Планирование ресурсов.
ТЕМА 3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ
ОРГАНИЗАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО
ВРЕМЕНИ
Функции ЭВМ в системах реального времени ( СРВ). Особенности СРВ, их отличие от
систем других классов. Основные понятия СРВ: терминал, сообщение, процесс, время ответа
и др. Важнейшие характеристики СРВ. Особенности организации вычислительных процессов в СРВ- динамическое планирование, динамическое распределение памяти, мультипрограммирование, прерывания, синхронизация процессов, очереди, перегрузки и т.п. Основные
типы программ СРВ.
ТЕМА 4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ В СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Процесс как единица декомпозиции в СРВ. Понятие об управлении процессами. Состояния процесса, переход процесса из состояния в состояние. Операции над процессами.
Основные управляющие структуры данных, приоритеты процессов. Основные средства ОС
РВ для управления процессами - важные события, флаги событий, семафоры, системные
прерывания, системные директивы, средства взаимодействия и синхронизации процессов,
управление памятью и т.п.
ТЕМА 5. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ВНУТРИПРОЦЕССНОЙ И МЕЖПРОЦЕССНОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ
Установка, ожидание и сброс флагов. Семафоры. Объявления данного события в заданное время. Чтение флагов. Дизъюнкция флагов. Запуск процессов. Примеры построения
программ внутрипроцессной и межпроцессной синхронизации.
ТЕМА 6. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ ПАМЯТЬЮ И МЕЖПРОЦЕССНЫМИ СВЯЗЯМИ В СРВ
Особенности адресации в основных типах ЭВМ, применяемых в СРВ (PDP-11,VAX), и
возможные аналогии. Адресные окна. Район. Страничная организация памяти. Почтовые
ящики. Структуры данных для управления памятью. Основные типы системных директив
для управления памятью и межпроцессных связей в ОС РВ.
ТЕМА 7. СИСТЕМНЫЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ ПРЕРЫВАНИЯМИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В СРВ
Основные типы прерываний - синхронные, асинхронные прерывания. Правила использования синхронных и асинхронных прерываний. Основные типы директив ОС для управления прерываниями разрешение или запрещение прерываний, прерывания по получению данных, прерывания по аварийному завершению процесса, прерывания по вводу-выводу.
ТЕМА 8. ОРГАНИЗАЦИЯ ОЧЕРЕДЕЙ В СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ.
Понятия об управлении процессами как об организации и обслуживании очередей.
Планирование загрузки процессов. Критерии эффективности дисциплины планирования.
Основные дисциплины организации очередей в СРВ и их характеристики. Многоуровневые
очереди с обратными связями.
ТЕМА 9. АРХИТЕКТУРА ПО СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Управление памятью: страничная, сегментная, странично-сегментная память; управление страничной памятью по запросам; явление пробуксовки в страничных системах и стратегия рабочего множества. Управление процессами: планировщик (изменение состояния и
формирование текущего приоритета), диспетчер (выбор процесса на выполнение). Вводвывод: процесс-драйвер; общая схема прохождения запросов ввода-вывода, логические каналы процесса.
ТЕМА 10.
ОСОБЕННОСТИ ОТЛАДКИ ПО В СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО
ВРЕМЕНИ
Этапность отладки: отладка процесса во взаимодействии с операционной системой,
совместная отладка вычислительных процессов внутри ЭВМ, отладка процессов вводавывода с отдельными абонентами, комплексная отладка. Технологическое обеспечение этапов отладки: встроенные программные имитаторы, использование технологической ЭВМ
для имитации внешних воздействий, динамический отладчик. Проблемы комплексной отладки ПО СРВ: невозможность обеспечения в процессе отладки внешних воздействий, адек-
ватных всем возможным условиям эксплуатации; необходимость сохранения технологических средств отладки на весь период эксплуатации ПО СРВ.
ТЕМА 11. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Надежность ПО: неисправность и отказ ПО, время наработки на отказ. Возможность
модернизации: время разработки ПО и время эксплуатации без изменения абонентов. Трудоемкость разработки ПО: зависимость трудоемкости от требуемого времени наработки на отказ и приспособленности разрабатываемого ПО к модернизации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Тенденции развития методов организации вычислительных процессов в системах реального времени.
3. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
Тема 1. Построение блок-схемы процедуры ведения файла «Маршруты»
Тема 2. Построение блок-схемы процедуры формирования заказа на продажу
Тема 3. Построение блок-схемы процедуры распределения запаса под заказ на продажу:
А) немедленно
Б) позже оператором
В) программно
Тема 4. Построение блок-схемы процедуры перевода твердого заказа в выданный
Тема 5. Построение блок-схемы расчета дефицита с учетом альтернативной замены
Тема 6. Построение блок-схемы процедуры формирования сменно-суточного задания
Тема 7. Построение блок-схемы процедуры приема заказа на склад ПДО
Тема 8. Построение блок-схемы процедуры приема материалов от поставщика на материальные склады.
4. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
1. Связь системы синхронного планирования и оптимизации (СПО) с MRP системой
2. Информационная увязка модулей и процедур MRP – системы
3. Использование файлов подсистемы «Техническая подготовка производства» в процедуре формирования рекомендаций MRP
4. Понятие альтернативных замен. Их использование в расчетах дефицита покупных с
целью уменьшения складских запасов
5. Влияние процедуры приема материалов от поставщика на состояние запасов в разрезе их видов
6. Объяснить блок-схему процедуры распределения запасов под заказ оператором
7. Объяснить блок-схему процедуры группового распределения остатков
8. Основная цель прослеживания цикла выполнения заказов на продажу
9. Назначение прайс-листа, прейскурантов и нормативной стоимости изделий
10. Объяснить отличия рекомендации типа «ПОДТ» от остальных рекомендаций с точки
зрения структуры записи файла
11. Причины формирования производственных маршрутов, принципиальное отличие от
технологических маршрутов
12. Ведение файла производственных заказов- основные моменты, касающиеся изменения статуса заказа (формирование, выдача, выполнение, завершение)
13. Особенности процедуры укомплектования с точки зрения основного требования системы реального времени – сначала ввод информации, затем формирование отчета
14. Ведение порядковой нумерации изделий – как защита от подделок
15. Значение резерва на оставшуюся операцию для формирования сменно-суточного задания
16. Использование файла А4 для расчета сдельной заработной платы
17. Связь процедуры формирования основного плана производства с расчетом требуемой мощности
18. Объяснить принципиальное различие между блок-схемами процедуры приема продукции на склад ПДО и СГИ
19. Виды перемещения товарно-материальных ценностей, образец записи в файле А14
20. Связь перемещений товарно-материальных ценностей с файлами остатков
21. Объяснить взаимодействие модулей в интегрированной системе
22. Интегрированные MRP – системы как системы реального времени
23. Объяснить блок-схему процедуры приема материалов от поставщика на материальные склады
5. ТЕСТЫ
1. В каких ситуациях используются альтернативные замены:
а) в расчетах дефицита покупных и ДСЕ с целью уменьшения складских запасов
б) в MRP для расчета рекомендаций на закупку
в) в CRP для расчета требуемой мощности
г) в формировании независимых потребностей
2. В какие виды запаса не осуществляется прием материалов от поставщика:
а) БРАК
б) ГОТОВ
в) ДОСТ
г) ЗАКУП
3. В блок-схеме процедуры распределения запасов под заказ оператором участвует
файл:
а) маршрутов для заказов
б) состав изделий
в) заголовка для заказов
г) остатков по местам хранения
4. В блок-схеме процедуры группового распределения остатков сортируется файл:
а) заголовка для заказов
б) строк для заказов
в) примечаний
г) прочих оплат
5. Основная цель прослеживания цикла выполнения заказов на продажу:
а) отгрузить товар вовремя
б) упаковать товар к моменту отгрузки
в) подготовить документацию к отгрузке
г) своевременно составить счет-фактуру
6. Назначение прайс-листа:
а) используется при составлении заказа на продажу
б) используется при составлении заказа на закупку
в) используется для расчета калькуляции
г) используется в качестве справочного материала потенциальными покупателями
7. Основное отличие рекомендации типа «ПОДТ» от остальных рекомендаций с точки
зрения структуры записи файла:
а) наличие номенклатурного номера
б) отсутствие вида запаса
в) наличие остатка
г) наличие номера заказа
8. Какой реквизит в файле производственных заказов заполняется вручную при выполнении заказа:
а) фактическое количество
б) флаг завершения
в) фактическая дата завершения
г) флаг выдачи
9. Резерв на оставшуюся операцию участвует:
а) в процедуре формирования сменно-суточного задания
б) в процедуре печати цеховой документации
в) в процедуре расчета заработной платы
г) в процедуре списания компонентов под заказ
10. Какой реквизит корректируется в основном плане производства при недостатке требуемой мощности:
а) требуемое количество
б) код изделия
в) требуемая дата
г) номер склада хранения
11. В чем принципиальное различие между блок-схемами процедуры приема продукции
на склад ПДО и СГИ:
а) для склада ПДО не требуется накладная
б) для склада готовых изделий не используется файл перемещений ТМЦ
в) для склада готовых изделий корректируется основной план
г) для склада ПДО корректируется основной план
12. Вид перемещения товарно-материальных ценностей для списания под заказ:
а) склад – ВПР
б) склад – склад
в) ВПР – склад
г) Закуп - прием
6. ЛИТЕРАТУРА
а) основная:
1. Горбунов В.И., Горшков Ю.Е. Алгоритмизация задач управления техническими системами в реальном времени: Конспект лекций. – Чебоксары: ЧГУ, 1994.
2. Осландер Д.М., Риджли Д.Р., Ринггенберг Д.Д. Управляющие программы для механических систем: объектно-ориентированное проектирование систем реального времени. М.:
БИНОМ ЛБЗ, 2004. -413 с.
3. Эззель Бен. Windows 98: Руководство разработчика: В 2т.: Пер. с. англ. Т.2/ Эззель Бен,
Блейни Джим; Под ред. Гинзбурга В., Колесникова А.-Киев: Ирина, 1999. – 415с.
4. Юров В. Assembler: Практикум/ В.Юров. – СПб.: Питер, 2001.-395с.
5. Юров В. Assembler: Учеб./ В.Юров. – СПб.: Питер, 2001.- 623с.
б) дополнительная:
1. Акушинский И.Я.,Трояновский В.М. Программирование на "Электронике-100" для задач
АСУТП.- М.,Советское радио,1978г.
2. Болски М.И. Язык программирования СИ. М.Радио и связь,1988г.
3. Векторизация программ:теория,методы,реализация. Сб.статей под редакцией
Г.Д.Чинина.М.,Мир,1991г.
4. Г.Дейтел.Введение в операционные системы т.т.1,2.М.,Мир,1989г.
5. Г.Джоунз Программирование на языке ОККАМ.М.,Мир,1989г.
6. Липаев В.В. Проектирование программируемых средств. учеб. пособие / М.,ВШ 199030/с
7. Лисс А.Р., Селеджи Г.Ц., Селеджи С.М. Программирование в системах реального времени: Учеб. пособие / ГЭТУ.- С.- Пб., 1995.
8. Малые ЭВМ высокой производительности.Архитектура и программирование.М.,Радио и
связь,1990г.
9. Н.Джехани Язык Ада.М.,Мир,1988г.
10. Остапенко Г.П. и др. Операционная система МОС ВП для СМ-1700. М.,Финансы и статистика,1988г.
11. С.Кун Матричные процессоры на СБИС.М.,Мир,1991г.