ورود به سایت

ثبت نام در سایت

Registration confirmation will be e-mailed to you.

فراموشی رمز

5 × سه =

بستن
بستن

چگونه سیستم های بلادرنگ در زندگی روزمره ما نقش دارند ؟

چگونه سیستم های بلادرنگ در زندگی روزمره ما نقش دارند ؟

بیشتر دستگاه های دیجیتال الکترونیک مانند کامپیوترها نوعی سیستم عامل در خود دارند .میکروکنترلرها هم مثل بسیاری از دستگاه های الکترونیک، سیستم عامل دارند. سیستم عامل های مختلفی برای میکروکنترلرها طراحی شده اند و سیستم عامل بلا درنگ یا Real Time Operating System یکی از آنهاست. همانطور که از نام این سیستم عامل پیداست، واکنش این سیستم عامل بسیار سریع است. میکروکنترلرها فضای زیادی برای کدها ندارند و به همین خاطر سیستم عامل های آنها حیطه کمی برای پیشرفت دارند. این سیستم عامل ها تلاش می کنند حداقل حیطه عمل را برای زمانبندی و بررسی وظایف مختلف سیستم های کوچک را فراهم کنند.

مطالب مرتبط


گام 1 - تعریف و خصوصیات سیستم های بلادرنگ

سيستم بلادرنگ، يك سيستم نرم‌افزاري است كه درون يك دستگاه قرار گرفته است. ما اين دستگاه را مستقيما نمي‌توانيم ببينيم چون از اين دستگاه بايد به صورت توكار، در جاهاي مختلف استفاده كرد، يعني مثلا در اتاق خلبان درون هواپيما، ما نمي‌توانيم اين دستگاه را مستقيما ببينيم بلكه اين دستگاه درون تجهيزات موجود در اتاق خلبان كار گذاشته مي‌شود و با تمام تجهيزات موجود، در ارتباط است.

خصوصیات سیستم های بلادرنگ :

  • قطعی بودن
  • پاسخدهی
  • کنترل کاربر
  • قابلیت اطمینان
  • نرمش با خطا

گام 2 - انواع سیستم های بلادرنگ

بلادرنگ سخت ( Hard Real-time)

بلادرنگ نرم     (Soft Real-time)

بلادرنگ سخت سیستمی است که در یک مهلت زمانی یا پاسخ میدهد یا هیچ. مانند سیستم مانیتورینگ بخش  I.C.U یک بیمارستان ، سیـستم هـاي کنتـرل صـنعتی، موشکها، ماهواره ها…

سیستم بلادرنگ نرم سیستمی است که در بعضی از مواقع ،آماده نشدن پاسخ در مهلت زمانی تعیین شده قابل تحمل است مانندMultimedia

در بحث بيدرنگ دو مفهوم اساسي فرآيند و فرآيند صنعتي تعريف ميشود:

فرآيند:عبارتست از كليه فعاليتهاي يك سيستم كه بر يكديگر اثر گذاشته و با آن ماده، انرژي يا اطلاعات را تبديل، منتقل يا ذخيره ميكند.
• فرآيند صنعتي: فرآيندي است كه كميتهاي فيزيكي آن را بتوان با وسايل فني بدست آورد و تحت تأثير قرار داد. فرآيند صنعتي را ميتوان به فرآيندهاي توليدي، توزيعي، ذخيره اي طبقه بندي كرد.
براي نگهداري فرآيند در يك حالت دلخواه بايد آن را مطابق با قوانين معيني كنترل كرد اين قوانين بوسيله سيستم كنترلي ايجاد ميشود كه ممكن است اپراتوري (دستي)، خودكار يا تركيبي از اين دو باشد .دليل استفاده از سيستمهاي كنترل كامپيوتري اين است كه بسيار قابل اعتماد، دقيق و ارزان هستند.

گام 3 - کارکرد های اصلی سیستم عامل بلادرنگ

  • زمانبندی
  • خدمات RTOS
  • هماهنگ سازی و پیام رسانی

زمانبندی :

بطور کلی وظایف یک دستگاه، سه حالت دارند:

  • آماده اجرا – وقتی وظیفه ای تمام منابع و پیش فرض های لازم برای اجرا را دارد اما هنوز اجرا نشده است، آماده اجرا نام می گیرد. درواقع این حالت نقطه شروع قبل از اجرا می باشد.
  • در حال اجرا – این حالت به وظایفی اطلاق می شود که در حال انجام و پیاده سازی هستند.
  • مسدود – وقتی یک وظیفه منابع و پیش فرض های کافی برای اجرا را در اختیار نداشته باشد، در حالت مسدود قرار می گیرد.

برای زمانبندی یک وظیفه، از سه تکنیک استفاده می شود:

  • زمانبندی مشارکتی (Co-operative) – در این تکنیک وقتی پیاده سازی یک وظیفه کامل شود، وظیفه اجرا خواهد شد.
  • زمانبندی نوبت گردشی (Round Robin) – در این روش، یک مسیر یا بازه زمانی ثابت به هر وظیفه اختصاص داده میشود که پیاده سازی باید در طی آن کامل شود. در غیر اینصورت وظیففه جریان و داده های تولید شده را از دست می دهد و برای اجرا باید منتظر نوبت بعدی اش بماند.
  • زمانبندی پیشگیرانه (Preemptive) – در این روش، بسته به زمان تخصیص داده شده اولویت وظیفه ها مشخص می شوند. در برنامه ها معمولاً 256 سطح اولویت مورد استفاده قرار می گیرد. به این ترتیب به هر وظیفه یک سطح اولویت خاص اختصاص داده می شود. البته برخی از سیستم ها از سطوح اولویت بیشتری حمایت می کنند و چند وظیفه ای ها هم از اولویت یکسانی برخوردارند.

خدمات سیستم عامل بی درنگ :

قلب هر سیستم عامل، هسته آن است. وظایف یک دستگاه همیشه نیاز به کنترل سخت افزاری ندارند. مدیریت و تخصیص منابع یکی از وظایف اصلی هسته است. از آنجاییکه وظایف همیشه به تمرکز CPU نیاز ندارند، هسته باید خدمات دیگری را هم ارائه دهد. این خدمات عبارتند از:

  • خدمات وقفه گردانی
  • خدمات زمانی
  • خدمات مدیریت دستگاه
  • خدمات مدیریت حافظه
  • خدمات ورودی – خروجی

پیام رسانی :

پیام رسانی، ابزار ارتباط با سایر سیستم ها و ارتباط میان وظایف را فراهم می کند. خدمات پیام رسانی شامل موارد زیر باشد:

  • نشانبرها (Semaphores)
  • پرچم های رخداد
  • صندوق های پیام
  • پایپ ها
  • صف های پیام

نشانبرها برای همگام سازی دسترسی به منابع مشترک – مثل مناطق داده ای مشترک – مورد استفاده قرار می گیرند. پرچم های رخداد هم برای همگام سازی فعالیت های وظایف درونی سیستم کاربرد دارند. صندوق های پیام، پایپ ها و صف های پیام برای ارسال پیام بین وظایف مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

گام 4 - بازبینی و نتیجه گیری در سیستم های بلادرنگ

بازبینی :
براي بازبيني سيستم‌هاي بلادرنگ از ابزاري به نام Uppaal  استفاده مي‌شود كه ابزاري براي كنترل كردن سيستم بلادرنگ است و سيستم بلادرنگ را به صورت مدل نشان مي‌دهد. درشكل يك  محيط كار اين ابزار مشخص شده است.

نتیجه گیری :

در برخی کاربردها (مثل کنترل صنعتی)در کامپیوترها از سیستم عامل استفاده نمی‌شود. از آنجا که در سیستمهای کنترل صنعتی برنامه می‌بایست در اسرع وقت در مقابل یک اتفاق , از خود عکس العمل نشان دهد , وجود واسطه سیستم عامل باعث کند شدن مراحل می‌گردد.

اطلاعات مطلب

  • کامپیوتر و فناوری
  • 714 بازدید
  • (1 votes, average: 5٫00 out of 5)
    Loading...
  • آخرین ویرایش توسط : هادی خانزاده - یکشنبه, 07 ژانویه 18, 10:02 ق.ظ

دیدگاه کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بهترین علوم و دانش برای شما گردآوری میشه

آخرین های آیا میدانید

از همه جا براتون مطلب داریم لطفا کلیک کنید

مطالب برگزیده

موضوعات مهم سایت

مطالب محبوب