ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МАТИ» - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО
Кафедра «Проектирование вычислительных комплексов»
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Системы реального времени»
Направление № 230100 «Информатика и вычислительная техника»
Шифр учебного плана: 230100.03пвк
Факультет № 6
Выпускающая кафедра: Проектирование вычислительных комплексов
Форма обучения: очная
Количество часов по дисциплине: 108
Цикл дисциплин: С
Распределение времени студента по видам учебных занятий
(часы аудиторных занятий/самостоятельная работа)
Семестр | 7 | |
По учебному плану (АР/СР) | 48/60 | |
Лекции (АР/СР) | 32/20 | |
Лабораторные работы (АР/СР) | 16/10 | |
Практические занятия (АР/СР) | - | |
Курсовая работа (0/СР) | кр/30 | |
Форма контроля | зачет |
Москва 2006 г.
Цель преподавания дисциплины
Цель курса - дать студентам полное представление о системах реального времени и о задачах, для которых необходимо либо создавать, либо адаптировать существующие операционные системы реального времени. Основная задача системы реального времени - получение правильных результатов для поддержки принятия решения за время соизмеримое с процессами, определяющими функционирование и управление реальной, большой системой. Следующим важным аспектом системы реального времени является ее стопроцентная бесперебойная работа, и здесь описываются технические и программные средства, обеспечивающие восстановление работоспособности системы после сбоя.
Любая система реального времени может быть представлена тремя основными подсистемами: управляемой, управляющей и подсистемой оператора. Управляемая подсистема диктует требования в реальном масштабе времени, управляющая подсистема управляет вычислениями и связью с оборудованием управляемой системы, подсистема оператора контролирует полную деятельность системы. Управляющая система может быть построена из большого количества процессоров, сосредоточенных в одном месте или распределенных на некоторой территории. Эти процессоры управляют местными ресурсами (памятью, периферийными устройствами ввода/вывода), обеспечивают межпроцессорные связи, и обмен информации в распределенных системах реального времени. Эти процессоры и ресурсы управляются системным программным обеспечением - операционной системой реального времени.
Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
-технические средства и аппаратная среда систем обработки данных в масштабе реального времени;
- операционные системы реального времени;
- основные характеристики и особенности систем реального времени;
- основные принципы построения и функционирования локальных и распределенных систем управления в масштабе реального времени;
- методы и средства обработки событий, управления временем, планирования процессов вычисления, диспетчеризации задач;
- механизмы синхронизации и взаимодействия процессов;
- современные промышленные системы реального времени.
В результате изучения дисциплины студент должен уметь:
- выбирать программно-технические комплексы для реализации задач в масштабе реального времени;
- рассчитывать время ответа вычислительной системы;
- назначать приоритеты решаемым задачам;
- разрабатывать алгоритмы сбора и обработки данных в масштабе реального времени;
- обоснованно выбирать операционную систему реального времени
Перечень тем и разделов предшествующих дисциплин, освоение которых необходимо для изучения данной дисциплины
Студентами приступающим к изучению курса необходимо изучить курсы Дискретной математики, Основы теории массового обслуживания, Архитектуры ЭВМ, знать архитектуру и систему команд компьютера, уметь программировать на языке Ассемблера.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Наименования разделов и тем, объем в часах лекционных занятий.
7 семестр (32 часа)
№ | Тема и содержание | Кол-во часов |
Типы систем обработки данных и управления, их характеристики и параметры. Способы построения систем обработки данных (СОД). СОД информационного и управляющего типов. Связи между объектом управления (ОУ) и системой управления (СУ).Подсистема идентификации состояния ОУ, подсистема выработки управляющих воздействий, подсистема реализации управляющих воздействий. | 8 | |
Реализация систем обработки данных | 6 | |
Расчет характеристик функционирования вычислительной системы. Особенности систем реального времени (СРВ). Математическая модель вычислительного комплекса СРВ в виде сети систем массового обслуживания. Расчет загрузки ресурсов и времени ответа вычислительной системы. Расчет характеристик системы обслуживания с приоритетами | 8 | |
Программные средства систем реального времени. Состав программных средств СОД. Программы организации и контроля вычислительного процесса. Операционные системы систем реального времени (ОСРВ). Отличия ОСРВ от ОС общего назначения. Основные свойства ОСРВ. Время реакции системы. Время переключения контекста. Механизмы реального времени: средства управления времени; средства синхронизации процессов и передачи данных между ними, средства для работы с разделяемой памятью. Механизм межзадачного взаимодействия с помощью семафоров. Системы приоритетов и алгоритмы диспетчеризации. | 4 | |
Операционные системы реального времени. Операционная система реального времени QNX. Конфигурация ОС QNX. Связь между процессами в ОС QNX: с помощью сообщений; использование формы не блокирующего сообщения (прокси); посредством сигналов. Диспетчеризация процессов в QNX; метод FIFO, метод карусельной диспетчеризации; метод адаптивной диспетчеризации. | 6 |
Лабораторные занятия, их содержание и объем в часах
№ | Тема и содержание | Кол-во часов |
Лабораторная работа по установке системы реального времени | 2 | |
Лабораторная работа по изменению конфигурации системы | 2 | |
Лабораторная работа по мониторингу процессов | 2 | |
Лабораторная работа по восстановлению системы | 2 | |
Лабораторная работа по моделированию работы системы реального времени | 2 | |
Лабораторная работа по защите системы от сбоев | 2 | |
Лабораторная работа по внесению изменений в систему реального времени | 2 | |
Лабораторная работа по установке новых драйверов в системе | 2 |
Курсовая работа, цель, содержание и объем
Цель: Освоение архитектуры компьютера на примере IBM PC и его возможностей, обеспечивающих работу операционной системы.
Содержание: Курсовая работа предлагается на предмет проектирования или установка операционной системы реального времени.
Темы:
Обработка исключений в защищенном режиме.
Работа с видеопамятью в защищенном режиме
Страничная организация памяти.
Мультизадачность в защищенном режиме.
Объем времени на выполнение работы 30 часов
Объем отчета до10 страниц печатного текста шрифт 12
или электронный вариант.
7семестр
Проработка конспекта лекций и изучение дополнительной литературы по основным темам лекций (20 часов).
Подготовка к лабораторным занятиям (10 часов)
Обязательная литература
Стивенс У. UNIX: взаимодействие процессов. С-Пб., Питер, 2002
Кондукова Е., Операционные системы реального времени QNX Neutrino.3 Системная архитектура., БХВ-Петербург. 2005
4.2 Рекомендуемая литература
Немеет Э., Снайдер Г., Сибас С., Хейн Т. UNIX: руководство системного администратора. С-Пб., Питер, 2003
Жданов А.А. Операционные системы реального времени. М. , "PCWeek", N 8, 1999
Ларионов А.М. и др. Вычислительные комплексы, системы и сети, 1987
Хетагуров Я.А., Древс Ю.Т. Проектирование информационно-вычислительных комплексов, 1987
Перечень технических средств обучения по данной дисциплине
ПК не менее Pentium 4-\2.4G\256Mb\40Gb;