计算机控制系统实时性的改善措施.docx

计算机控制系统实时性的改善措施

第一篇：计算机控制系统实时性的改善措施HefeiUniversity计算机控制技术课程题目：计算机控制系统实时性的改良措施姓名：111学号:11111指导老师：11111摘要：实时系统是能够在确定的时间内执行计算或处理事务并对外部事件作出响应的计算机系统。对很多嵌入式系统来说，一个设计良好的实时操作系统(RTOS)可以让开发工程师掌握系统执行任何任务或响应任何关键事件的时间，满足系统实时性要求。为了理解RTOS如何通过系统调度策略实现实时性要求，本文介绍了抢占式调度、可抢占的内核、优先级继承和中断处理等概念。Abstract:real-timesystemisabletothedeterminationofthetimeorprocessingperformscalculationsandaresponsetoexternalaffairseventsofthecomputersystem.Formanyembeddedsystemsfor,adesigngoodreal-timeoperatingsystem(RTOS)canletthedevelopmentengineersgraspthesystemtocarryoutanytaskorresponsetoanyofthekeyeventsofthetime,meetthesysteminreal-time.InordertounderstandhowRTOSthroughthesystemtorealizereal-timeschedulingstrategy,thispaperintroducesthepre-emptivescheduling,butthecoreofpreemption,priorityconceptssuchasinheritandinterrupthandling.关键字：计算机、控制系统、实时性、措施正文：1.RT-Linux的系统结构RT-Linux的基本思想就是使Linux运行在实时核心之下，见图1。RT—Linux是一个可加载的核心模块。一个小的RT-Linux实时内核同原来的Linux内核共同控制处理器。实时内核直接管理硬件中断，因此实时内核操纵着机器的响应时间，原来的Linux就无法影响实时任务了。在RT-Linux中设计了两类中断。软中断是正常的Linux中断，硬中断则是真正的实时中断，执行时几乎没有任何延迟。实现时，RT-Linux是通过在Linux核心和中断处理器之间设计一个仿真软件来达到其目的的。实时中断不经过中断仿真器，标准Linux的所有硬件中断首先被中断仿真器捕获，所以也根本无法影响实时进程的处理。当实时内核禁止中断时，仿真器中的一个标志位被置0。当有其它非实时中断产生时，仿真器检查那个标志位，如果为0，说明不允许中断，否则可以立即执～Linux中断处理程序。筒而言之，Linux不能中断自身，但是RT-Linux可以中断Linux，这也就达到了所谓的”RT—Linux的核心可抢占机制”。实时任务与普通进程之间的通信是通过封锁，释放队列来完成的。具体地说就是当有实时任务要完成时，实时操作系统运行实时内核下的任务；当没有实时任务时，实时内核调度Linux运行。所以Linux是实时内核中优先级最低的一个任务。目前为止，在RT-Linux中采用两种调度策略。一种是基于优先级的抢占式调度算法；另一种是lsmaelRipoll实现的EDF（EarliestDeadlineFirst）算法。对于周期性任务可以采用单调率调度算法，即周期短的任务能够获得较高的优先级。调度策略将Linux视为赋予最低优先级的实时任务。Linux仅仅在实时系统没有其它任务时运行。Linux和实时任务之间的转换依据上述提及的软中断状态而定。RT-Linux通过这样一种设计方法，将标准的Linux核心改成一个可抢占的、具有低延迟中断处理的实时系统。2.提高实时操作系统的实时性能和可靠性策略对很多嵌入式系统来说，一个设计良好的实时操作系统(RTOS)可以让开发工程师掌握系统执行任何任务或响应任何关键事件的时间，满足系统实时性要求。为了理解RTOS如何通过系统调度策略实现实时性要求，本文介绍了抢占式调度、可抢占的内核、优先级继承和中断处理等概念。在设计工业控制系统或医疗设备时，大部分工程师和系统设计工程师会认为采用RTOS是必需的。然而，网际路由器、车载娱乐系统和多媒体设备等普通应用还需要采用RTOS吗？像Linux或Windows这样的通用操作系统是否就能胜任呢？通常，这些产品需要采用RTOS，但是这个问题常常直到设计阶段的后期才能意识到。RTOS对于很多嵌入式系统来说不但是有益的，而且也是必要的，认识到这一点很重要。例如，一