Операционные системы реального времени

Таблица 2. Характеристики многозадачной обработки  

 

ОСРВ	Модель защиты	Поддержка MMU	Виртуаль-ная память	Подкачка	Вызов стр. по запросу
VxWorks	-без защиты  -защита виртуальной памяти (VxVMI)	не требуется, но поддерживается для VxVMI	да (для VxVMI)	нет	нет
QNX	защита виртуальной памяти	Да	да	да	нет
Windows CE	- защита виртуальной памяти   - без защиты	да или нет (зависит от конфигурации)	да	да, но можно запретить	да, но можно запретить
pSOS	- без защиты,  - защита кода, данных и пространства стека с помощью библиотечных функций (2 варианта –регионы и разделы)	не требуется	нет	нет	нет
ChorusOS	-без защиты,  -защищенная память,  -защита виртуальной памяти	да или нет (зависит от конфигурации)	да	да	да
OSE		Да
OS-9		Да
C EXEC-UTIVE		Нет
CMX-RTX		Да
INTEG-RITY		Да
INtime		Да
LynxOS		Да
RTX		Да

Таблица 3. Характеристики управления памятью  

 

ОСРВ	Управление прерываниями				Управление временем
	Прерывания	Контекст	Стек	Взаимодействие прерываний с задачами
VxWorks	Вложенные, с приоритетами	Обработчики прерываний выполняются в отдельном контексте	Специальный стек для прерываний. Если архитектура этого не позволяет, то используется стек прерванной задачи	Рразделяемая память и циклические. буфера, семафоры, очереди сообщений, каналы, сигналы	Часы (clock), интервальный таймер
QNX	Вложенные, с приоритетами	Прерывание обрабатывается в контексте потока	Прерывание имеет свой собственный стек	Сигналы и импульсы	Часы (clock), интервальный таймер
Windows CE	Вложенные, с приоритетамиIST используется для обработки большинства прерываний	ISR выполняется. в специальном контексте, при этом ISR использует виртуальные  адреса, статическое. отображение. OEM. IST выступает как обычный поток приложения и имеет свой собственный контекст и приоритет.	IST выступает как обычный поток  приложения и имеет свой собственный  стек	Из ISR можно подать сигнал в IST только с помощью события. OEM может создать область разделяемой памяти с помощью статического отображения области памяти в адресное пространство ISR.	Часы (clock), интервальный таймер
pSOS	Вложенные, с приорите-тами	Прерывание выполняется в контексте потока	Стек ядра или стек прерывания в зависимости от целевой платформы	Через объекты взаимодействия и синхронизации	Часы (clock), интервальный таймер
ChorusOS		Обработчики прерываний выполняются в отдельном контексте		Флаги событий, MIPC	Универсальное интервальное время, виртуальный таймер, универсальное. время. часы истинного времени, сторожевой таймер, оценочный таймер

Таблица 4. Характеристики управления прерываниями, синхронизацией и временем различных ОСРВ  

 

Приложение А. Перечень сокращений

API – программный интерфейс приложений.

BSP – Board Support Package – комплект конфигурационных и инициализационных модулей.

CPU – центральный процессор.

DSP – Digital Signal Processor.

EDF – Earliest Deadline First – динамические алгоритмы планирования.

FIFO – First in First Out – политика планирования  обработки процессов по принципу  “первым прибыл, первым обслужен”.

GUI – графический пользовательский  интерфейс.

IPC – Interprocess Communication – межпроцессное  взаимодействие (возможность операционной  системы, позволяющая задачам или  процессам обмениваться данными  между собой, методы IPC включает в себя каналы, семафоры, разделение памяти, очереди, сигналы и почтовые ящики).

ISR – interrupt servicing routine – программа обработки  прерывания (программа низкого уровня  в ядре с ограниченными системными  вызовами).

IST – interrupt servicing thread – поток обработки прерывания (поток уровня приложения, который управляет прерыванием, с доступом ко всем системным вызовам).

MMU – memory management unit – специальное аппаратное  устройство для поддержки управления  виртуальной памятью.

NFS – Network File System.

OLE – Object Linking and Embedding – связывание и внедрение объектов. С помощью этой технологии приложения могут обмениваться информацией с другими приложениями через стандартные интерфейсы, доступ к которым возможен из множества различных языков программирования.

OEM – original equipment manufacturer.

RAM – random access memory – память (запоминающее  устройство) с произвольной выборкой; оперативное запоминающее устройство, ОЗУ.

RMS – Rate Monotonic Scheduling – статические алгоритмы  планирования.

ROM – read-only memory – постоянная память, постоянное запоминающее устройство, ПЗУ.

RRS – round-robin scheduling – циклическое планирование.

RTAPI – Real-Time Application Programming Interface.

RTOS – Realtime Operating System.

RTX – Real Time Extension.

SNMP – Simple Network Management Protocol.

SRT – soft real-time.

UART – universal asynchronous receiver-transmitter, модуль асинхронной последовательной передачей данных

Приложение B. Терминология

Condition variables –	переменные состояния
Deadline –	директивный срок задачи, до которого задача должна обязательно (для систем мягкого реального времени – желательно) выполниться
Deadline-driven   scheduling –	политика планирования, управляемая дедлайнами
Host –	инструментальный компьютер
Interrupt Latence Time –	время задержки прерывания
Kernel или nucleus –	микроядро
Light-weight process –	подпроцесс, или легковесный процесс
Paging –	страничная организация памяти
Pre-emptable OS –	ОС, допускающая вытеснение
Preemption –	приоритетное прерывание обслуживания
Scheduling –	планирование задач
Spawn –	порождение нового процесса
Target –	целевой компьютер
Thread –	поток
Time slicing –	квантование времени
Timeliness –	своевременность
Ticker –	часовой механизм
Инструментальный компьютер –	host
Квантование   времени –	time slicing
Микроядро –	kernel или nucleus
Планирование   задач –	scheduling
Подпроцесс или легковесный процесс –	light-weight process
Политика планирования, управляемая дедлайнами –	deadline-driven scheduling
Поток –	thread

 

Приоритетное прерывание обслуживания –	preemption
Своевременность –	timeliness
Страничная организация памяти –	paging
Целевой компьютер –	target
Циклическое планирование –	round-robin scheduling

 

Литература

[2K] http://choices.cs.uiuc.edu/2K/

[CEXEC] http://www.jmi.com/

[CHORUSOS] http://docs.sun.com/app/docs/prod/software#hic

[CMXRTX] http://www.cmx.com/rtx.htm

[CMXTINY] http://www.cmx.com/tiny.htm

[DEDSYS] http://www.dedicated-systems.com/

[DO178B] http://www.rtca.org/

[EPOC] http://www.symbian.com/about/symb-os.html

[INFERNO] http://www.vitanuova.com/inferno/index.html

[INTEGRITY] http://www.ghs.com/products/rtos/integrity.html

[INTIME] http://www.tenasys.com/intime.html

[ITRON] http://www.sakamura-lab.org/TRON/ITRON/home-e.html

[LynxOS] http://www.lynuxworks.com/

[MSEmb] http://msdn.microsoft.com/embedded/

[NUCLEUS] http://www.acceleratedtechnology.com/embedded/nuc_rtos.html

[OS-9] http://www.microware.com/

[OSEK] http://www.osek-vdx.org/

[OSERTOS] http://www.ose.com/

[PALMOS] http://www.palmsource.com/palmos/

[PSOS] http://www.windriver.com/products/device_technologies/os/psosystem_3/

[QNX] http://www.qnx.com/

[RTEMS] http://www.rtems.com/

[RTX] http://www.vci.com/

[VxWorks] http://www.windriver.com/products/device_technologies/os/

[Velosity] http://www.ghs.com/products/velosity.html

[VSPWorks] Wind River VSPWorks, technical brief http://www.transtech-dsp.com/datasheets/VSPWorks_TechBr.pdf

[WinCE] http://msdn.microsoft.com/embedded/windowsce/

[BSP95] B. N. Bershad, S. Savage, P. Pardyak, E. G. Sirer, D. Becker, M. Fiuczynski, C. Chanbers, and S. Eggers. Extensibility, safety and performance in the SPIN operating system. Proc. of the 15th ACM Symposium on Operating Systems Principles, 1995.

[Beu99] D. Beuche et al. The PURE Family of Object-Oriented Operating Systems for Deeply Embedded Systems. Proc. 2nd IEEE Int’l Symp. Object-Oriented Real-Time Distributed Computing, IEEE Press, Piscataway, N.J., 1999.

[CC99] Common Criteria for Information Technology Security Evaluation (CC), Version 2.1, 1999. ISO/IEC 15408. http://csrc.nist.gov/cc/CC-v2.1.html.

[CIR93] R. Campbell, N. Islam, D. Raila, and P. Madany. Designing and implementing Choices: an object-oriented system in C++. Commun. ACM 36, 9, 117–126, 1993.

[CRJ87] R. Campbell, V. Russo, and G. M. Jonston. The design of a multiprocessor operating system. Proceedings of the USENIX C++ Workshop, 109–125, 1987.

[CD94] D.R. Cheriton, and K.J. Duda. A caching model of operating system kernel functionality. In Operating Systems Design and Implementation. 179–193, 1994.

[CBK96] C. Cowan, A. Black, C. Krasic, C. Pu, J. Walpole, C. Consel, and E. Volanschi. Specialization classes: An object framework for specialization. Proc. of the 5th International Workshop on Object-Orientation in Operating Systems (IWOOOS ’96), 1996.

[EKO95] D. R. Engler, F. Kaashoek, and J. O’Toole. Exokernel: An operating system architecture for application-level resource management. Proc. of the 15th ACM Symposium on Operating Systems Principles. 251–266, 1995.

[DGV04] A. Dunkels, B. Grцnvall, T. Voigt. Contiki – A Lightweight and Flexible Operating System for Tiny Networked Sensors. 29th Annual IEEE International Conference on Local Computer Networks (LCN'04), pp. 455-462, November 16-18, 2004, Tampa, Florida, USA.

[DoD85] Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Criteria. – DoD 5200.28 – STD, December 26, 1985.

[DPM02] G. Denys, F. Piessens, and F. Matthijs. A survey of customizability in operating systems research. ACM Computing Surveys (CSUR), 34(4):450-468, December 2002.

[FBB97] B. Ford, G. Back, G. Benson, J. Lepreau, A. Lin, and O. Shivers. The flux OSKit: A substrate for kernel and language research. Proc, of the 16th ACM Symposium on Operating Systems Principles. 38-51, 1997.

[FHL96] B. Ford, M. Hibler, J. Lepreau, P. Tullmann, G. Back, and S. Clawson. Microkernels meet recursive virtual machines. Proc. of the 2nd Symposium on Operating Systems Design and Implementation. 137–151, 1996.

[HPM98] M. Horie, J. Pang, E. Manning, and G. Shoja. Using meta-interfaces to support secure dynamic system reconfiguration. Proc. of the 4th International Conference on Configurable Distributed Systems (ICCDS’98), 1998.

[HSW00] J. Hill, R. Szewczyk, A. Woo, S. Hollar, D. Culler, and K. Pister. System architecture directions for networked sensors. In Proc. ASPLOS-IX, November 2000.

[Jbed98] Oberon Microsystems, Jbed Whitepaper: Component Software and Real-time Computing, tech. report, 1998; http://www.oberon.ch .

[KLM93] G. Kiczales, J. Lamping, C. Maeda, D. Keppel, and D. McNamee. The need for customizable operating systems. Proc. of the 4th Workshop on Workstation Operating Systems, 1993.

[LC02] P. Levis and D. Culler. Matй: A tiny virtual machine for sensor networks. In Proc. ASPLOS-X, October 2002.

[LL73] C. L. Liu, J. W. Layland. Scheduling Algorithms for Multi-Programming in a Hard Real-Time Environment. Journal of the Association for Computing Machinery 20, 1 (January 1973): 40-61.

[Lie93] J. Liedtke. Improving IPC by kernel design. Proc. of the 14th ACM Symposium on Operating System Principles (SOSP), 1993.

[Lie95] J. Liedtke. On microkernel construction. Proc. of the 15th ACM Symposium on Operating System Principles, 1995.

[Lie96] J. Liedtke. Toward real microkernels. Commun. ACM 39, 9, 70–77, 1996.

[POSIX] IEEE Std 1003.1, 2004 Edition. The Open Group Technical Standard. Base Specifications, Issue 6. Включает IEEE Std 1003.1-2001, IEEE Std 1003.1-2001/Cor 1-2002 and IEEE Std 1003.1-2001/Cor 2-2004. System Interfaces.

[MBG00] K. Magoutis, J. C. Brustoloni, E. Garber, W. T. Ng, and A. Silberschatz. Building appliances out of reusable components using pebble. Proc. of the 9th ACM SIGOPS European Workshop, 2000.

[MMO95] A. B. Montz, D. Mosberger, S. W. O’Malley, L. L. Peterson, and T. A. Proebsting. Scout: A communications-oriented operating system. Proc. of the 5th Workshop on Hot Topics in Operating Systems. 1995.

[Nec97] G. C. Necula. Proof-carrying code. In Conference Record of POPL ’97: The 24th ACM SIGPLAN-SIGACT Symposium on Principles of Programming Languages. 106–119, 1997.

[PBK91] D. Probert, J. Bruno, and M. Karzaorman. Space: a new approach to operating system abstraction. Proc. of the International Workshop on Object Orientation in Operating Systems. 133–137, 1991.

[POSIXTestSuite] National Institute of Standards and Technology, PCTS: 151-2, POSIX Test Suite.

[SM99] T. Saulpaugh and C. Mirho. Inside the JavaOS Operating System. Addison Wesley, Reading, Mass., 1999.

[SS97] M. I. Seltzer, and C. Small. Self-monitoring and self-adapting operating systems. Proc. of the 6th Workshop on Hot Topics in Operating Systems, 1997.

[SSF99] J. S. Shapiro, J. M. Smith, and D. J. Fabrer. EROS: a fast capability system. Proc. 17th ACM Symp. Operating Systems Principles, ACM Press, New York, 1999.

[SP97] O. Spatscheck, and L. Peterson. Escort: a path-based os security architecture. Tech. Rep. TR97-17, Dept. of Computer Science, University of Arizona, 1997.

[VH96] A. Veitch and N. Hutchinson. Kea – a dynamically extensible and configurable operating system kernel. Proc. of the 3rd Conference on Configurable Distributed Systems, 1996.

[WLA93] R. Wahbe, S. Lucco, T. E. Andersen, and S. L. Graham,. Efficient software-based fault isolation. ACM SIGOPS Operating Systems Review 27, 5 (December), 203–216, 1993.

[YN03] W. Yuan, K. Nahrstedt. Energy-Efficient Soft Real-Time CPU Scheduling for Mobile Multimedia Systems. ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP), 2003.

[ZS01] K. M. Zuberi, K. G. Shin: EMERALDS: A Small-Memory Real-Time Microkernel. IEEE Trans. Software Eng. 27(10): 909-928 (2001)

Список ОСРВ, упоминающихся в данном тексте, печати и в Сети

• ОјC/OS (J.J. Labrosse, MicroC/OS-II: The Real-Time Kernel. Lawrence, Kans.: R&D Books (Miller Freeman, Inc.), 1999)
• ОјITRON
• AIX (IBM, http://www-03.ibm.com/servers/aix/)
• AMX (Kadak Products Ltd, http://www.kadak.com)
• Ariel (Microware Systems Corp, http://www.microware.com)
• ARTOS (Locamation, http://www.locamation.com)
• ASP6x (DNA Enterprises, Inc., http://www.dnaent.com)
• Brainstorm Object eXecutive  
  (Brainstorm Engineering Co., http://www.braineng.com)
• Byte-BOS (Byte-BOS Integrated Systems, http://www.bytebos.com)
• Cache Kernel
• C Executive
• Chimera (The Robotics Institute Carnegie Mellon University, http://www.ri.cmu.edu/)
• Choices
• ChorusOS
• CMX
• Contiki
• CORTEX
• CREEM (GOOFEE Systems, http://goofee.com)
• CRTX (StarCom, http://www.starcom.com)
• DeltaOS
• Diamond (3L Limited, http://www.3l.com)
• dSPACE (dSPACE Gmbh, http://www.dSPACE.de)
• eCos (eCosCentric Limited, http://www.ecoscentric.com/)
• Embedded DOS 6-XL  
  (General Software, Inc., http://www.gensw.com)
• embOS (SEGGER Microcontroller Systeme GmbH, http://www.segger.com)
• EMERALDS
• EOS (Etnoteam S.p.A., http://www.etnoteam.it)
• EPCOSEK (ETAS GmbH, http://www.etas.de)
• EROS
• EspresS-VM (Mantha Software, Inc., http://www.manthasoft.com)
• EUROS (Dr. Kaneff Engineering Consultants, http://www.kaneff.de)
• Exokernel
• Fluke
• Flux OSKit
• Fusion RTOS (Unicoi Systems Inc., www.unicoi.com)
• Granada (Ingenieursbureau B-ware, http://www2.b-ware.nl)
• GRACE OS
• Hard Hat Linux (MontaVista Software, http://www.mvista.com)
• Harmony RTOS (Institute for Information Technology, National Research Council of Canada, http://www.psti.com)
• Helios (Perihelion Distributed Software, http://www.perihelion.co.uk)
• HP-RT (Hewlett-Packard, http://www.hp.com)
• Hyperkernel (Nematron Corporation, http://www.hyperkernel.com)
• Inferno
• INTEGRITY
• INtime (real-time Windows NT), iRMX
• IRIX (Silicon Graphics, Inc., http://www.sgi.com)
• iRMX III (TenAsys Corporation, http://www.tenasys.com/products/irmx.php)
• ITRON
• ITS OS (In Time Systems Corporation, http://www.intimesys.com)
• JavaOS 69
• Jbed
• JSCP – Software Co-Processor for Java  
  (NSI COM, http://www.nsicom.com)
• Kea
• L4
• LynxOS
• MacroView (VRT, http://www.vrt.com.au/products/scada/macroview.html)
• MC/OS (Mercury Computer Systems, http://www.mc.com)
• MetaOS
• MotorWorks (Wind River Systems, http://www.wrs.com)
• MTEX (Telenetworks, http://www.telenetworks.com)
• MultiTask! – ядро ОСРВ Supertask!  
  (U S Software, http://www.ussw.com/)
• NevOS (Microprocessing Technologies, http://www.mt.spb.su)
• Nucleus RTOS
• OS-9
• OSE
• OSEK/VDX
• Palm OS
• PDOS (Eyring Corporation, http://www.eyring.com)
• Pebble
• PERC – Portable Executive for Reliable Control  
  (NewMonics Inc., http://www.newmonics.com)
• pF/x (Forth, Inc., http://www.forth.com)
• PowerMAX OS (Concurrent Computer Corporation, http://www.ccur.com)
• Precise/MPX, Precise/MQX  
  (Precise Software Technologies, Inc., http://www.psti.com)
• PRIM-OS (SSE Czech und Matzner, http://www.sse.de/primos)
• pSOS, pSOSystem
• PURE
• PXROS (HighTec EDV Systeme GmbH, http://www.hightec-rt.com/)
• QNX
• QNX/Neutrino
• Real-time Extension (RTX) for Windows NT
• Real-Time Software (Encore Real Time Computing Inc., http://www.encore.com/)
• REAL/IX PX (Modular Computer Services, Inc., http://www.modcomp.com)
• REALTIME CRAFT 
  (TECSI, http://www.tecsi.com/)
• Realtime ETS Kernel  
  (Phar Lap Software, Inc., http://www.pharlap.com)
• RMOS (Siemens AG, http://www4.ad.siemens.de)
• Roadrunner (Cornfed Systems, Inc., http://www.cornfed.com/)
• RT-Linux (New Mexico Tech, http://www.rtlinux.org)
• RT-Mach (Carnegie Mellon University, http://www.cs.cmu.edu/~rtmach/)
• RTAI (RealTime Application Interface for Linux from DIAPM, http://www.aero.polimi.it/~rtai/index.html)
• RTEMS
• RTKernel-C (On Time Informatik GmbH, http://www.on-time.com/)
• RTMX O/S (RTMX Inc., http://www.rtmx.com/)
• RTOS-UH/PEARL (Institut fuer Regelungstechnik, Universitaet Hannover, http://www.irt.uni-hannover.de)
• RTTarget-32 (On Time Informatik GmbH, http://www.on-time.com/)
• RTX (VenturCom, http://www.vci.com)
• RTXC (Quadros Systems, Inc., http://www.quadros.com)
• RTXDOS (Technosoftware AG, http://www.technosoftware.com/)
• RTX-51, RTX-251, RTX-166  
  (Keil Electronik GmbH, http://www.keil.com/)
• Rubus OS (Arcticus Systems AB, http://www.arcticus.se)
• RxDOS (Api Software, http://www.rxdos.com/)
• Scout
• SMX (Micro Digital Inc, http://www.smxinfo.com)
• SPACE
• SPIN
• SPOX (Spectron Microsystems Inc., http://www.ti.com)
• Supertask! (U S Software, http://www.ussw.com/)
• SwiftX (Forth, Inc., http://www.forth.com)
• Symbian OS
• Synthetix
• ThreadX (Express Logic, Inc., http://www.expresslogic.com)
• TimeSys Linux/RT (TimeSys, http://www.timesys.com)
• TinyOS
• TNT Embedded Tool Suite  
  (Phar Lap Software, Inc., http://www.pharlap.com)
• Tornado/VxWorks
• TSX-32 (S&H Computer Systems, Inc, http://www.sandh.com)
• velOSity (Green Hills Software, Inc., http://www.ghs.com)
• VINO
• Virtuoso (Eonic Systems, http://www.eonic.com/)
• VRTX (Microtec Research, http://www.mentor.com)
• VxWorks
• Windows CE
• Windows NT
• XOS/IA-32 (TMO NIIEM, http://www.nexiliscom.com)
• 2K