Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
...
24 downloads
241 Views
170KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220400 – “Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем”
Санкт-Петербург 2001
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
“УТВЕРЖДАЮ” Проректор по учебной работе проф. ___________ Ушаков В.Н. “_____”_______________2001 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220400 – "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем”
Факультет компьютерных технологий и информатики Кафедра математического обеспечения и применения ЭВМ Курс – 5 Семестр – 9 Лекции
32 ч.
Текущий контроль
9 семестр
Лабораторные работы
16 ч.
Зачет
9 семестр
Аудиторные занятия Самостоятельные занятия Всего часов
48 ч. 52 ч. 100 ч.
2001
2
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры математического обеспечения и применения ЭВМ “15” ноября 2001г., протокол № 4.
Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин «Программирование», «Операционные системы». Рабочая программа одобрена методической комиссией ФКТИ “15” ноября 2001г.
3
Цели и задачи дисциплины 1. Изучение базовых принципов функционирования и методов разработки систем реального времени. 2. Формирование практических навыков организации вычислительных процессов в системах реального времени. Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин: 3. Операционные системы. 4. Программирование и основы алгоритмизации. . Требования к уровню освоения дисциплины В результате изучения дисциплины студенты должны: 1. Знать 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; 5. Уметь применять системные средства операционных систем при разработке программ систем реального времени, рассчитывать и анализировать характеристики и показатели эффективности систем реального времени с позиции программиста-аналитика, использовать для программирования алгоритмические языки уровня Си; 6. Иметь представление о характеристиках и функциях современных и перспективных операционных систем реального времени, проблемах и тенденциях их развития. Содержание рабочей программы Введение. Предмет и задачи дисциплины. Основные этапы развития информационноуправляющих систем реального времени(СРВ). Современный уровень развития систем реального времени. Примеры типовых систем реального времени. Содержание курса, его связь с другими дисциплинами учебного плана 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.
4
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. 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, сигналы, семафоры, системные прерывания, системные функции, средства взаимодействия и синхронизации процессов, средства управление памятью, общая схема управления вводом-выводом. Тема 4. Методы и средства межпотоковой и межпроцессной синхронизации. Запуск процессов. Программные каналы. Функция pipe. Именованные и неименованные семафоры. Системные функции sem_wait, sem_trywait, sem_post, sem_getvalue. Общая память. Таймеры, объявления данного события в заданное время. Потоки управления. Мьютексы. Примеры построения программ внутрипроцессной и межпроцессной синхронизации. Тема 5. Системные средства управления прерываниями вычислительного процесса в СРВ. Основные типы прерываний – синхронные, асинхронные прерывания. Правила использования синхронных и асинхронных прерываний. Основные типы системных функций для управления прерываниями – разрешение или запрещение прерываний, прерывания по получению данных, прерывания по аварийному завершению процесса, прерывания по вводу-выводу. Тема 6. 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 7. 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). Ввод-вывод: процесс-драйвер; общая схема прохождения запросов вводавывода, логические каналы процесса. Тема 8. Особенности отладки ПО в системах реального времени. Этапность отладки: отладка процесса во взаимодействии с операционной системой, совместная отладка вычислительных процессов внутри ЭВМ, отладка процессов ввода-вывода с отдельными абонентами, комплексная отладка. Технологическое обеспечение
5
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, адекватных всем возможным условиям эксплуатации; необходимость сохранения технологических средств отладки на весь период эксплуатации ПО СРВ. Тема 9. 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.
6
Перечень лабораторных работ Номер лаб. работы 1 2 3 4 5
Наименование и содержание лабораторной работы
Номера тем
Применение семафоров для межпотоковой и межпроцессной синхронизации. Применение таймеров для периодического запуска программ. Применение сигналов для обработки исключительных ситуаций и асинхронных воздействий. Применение механизма программных каналов и протоколов ТСР и UDP для передачи данных Применение механизма общей памяти для передачи данных
4,7,8 5,7,8 4,7,8 4,7,8 4,7,8
Распределение учебных часов по темам и видам занятий № темы
Объем учебных часов
Название разделов и тем Введение
1 2 3 4 5
6
Концепция процессов Взаимодействие процессов Управление процессами в системах реального времени Методы и средства межпотоковой и межпроцессной синхронизации. Системные средства управления прерываниями вычислительного процесса в СРВ. Организация очередей в системах реального времени
Лекции 1 3 2 6
Практ. Занятия
Самост. Работа
Семест р
Аудит. Занятия 1 3 2 6
4 6 6
1 7 8 12
9 9
Всего
9 9
4
8
12
10
22
9
6
2
8
8
16
9
4
4
8
9
8
6
14
9
2
8
10
9
2
9
100
9
4
7
Архитектура ПО систем реального времени.
8
2 Особенности отладки ПО в системах реального времени 2 Оценка эффективности систем реального времени ИТОГО: 32
9
Лабор. Занятия
2
6
2 16
7
48
52
ЛИТЕРАТУРА Основная №
Название, библиографическое описание
Л
Лр
Кп (ð)
К-во экз. в библ. (на каф.)
Гриф Мин. обр. РФ
1
Э.Немет, Г.Снайдер, С.Сибас, Т.Хейн UNIX: руководство системного администратора. С-Пб., Питер, 2003г
9
28
2
Лисс А.Р., Селеджи Г.Ц., Селеджи С.М. Программирование в системах реального времени: Учеб. Пособие / ГЭТУ.-С.- Пб., 1995 У.Стивенс. UNIX: взаимодействие процессов. СПб., Питер, 2002г
9
100
3
9
38
ГосКом РФ по высш. обр. Мин. обр. РФ
Дополнительная №
Название, библиографическое описание
К-во экз. в библ. (на каф.)
0
1
Ю.Вахалия UNIX изнутри. С-Пб., Питер,2003г
2
У.Стивенс. UNIX: разработка сетевых приложений. С-Пб., Питер, 2003г
Ф/б-2
3
Чан Т Системное программирование на С++ для UNIX. BHV Киев. 1999
0
4
Хоар Ч. Взаимодействующие последовательные процессы. М.: Мир, 1989.
0
8
Автор: с к.т.н.
Селеджи Г.Ц.
Рецензент к.т.н., доцент
Татаринов Ю.С.
Зав. кафедрой математического обеспечения и применения ЭВМ д.т.н., профессор Декан факультета Компьютерных технологий и информатики д.т.н., профессор
Лисс А.Р. Герасимов И.В.
Программа согласована: Зав. отделом учебной литературы
Смирнова О.Н.
Руководитель методического отдела к.т.н., доцент
Марасина Л.А.
Председатель методической комиссии ФКТИ к.т.н., доцент
9
Михалков В.А.