МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Утверждаю:

проректор по учебной работе

_ «» 20_ г.

Рабочая программа дисциплины СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ для направления (ий) подготовки (специальности (ей)) 230100 Информатика и вычислительная техника Квалификация (степень) выпускника магистр Рабочая программа составлена на основании ФГОС ВПО и учебного плана по направлению подготовки (специальности) 230100 Информатика и вычислительная техника Разработчик(и) программы:

Будаева А.А Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры (протокол № _ от «_» _ 20г. ) Зав. кафедрой / / Согласовано с выпускающей кафедрой Зав. кафедрой _ / / Одобрено советом _ Председатель _ / / Согласовано с управлением методической работы Начальник УМР_ / / Согласовано с управлением учебной работы Начальник УУР_ / / 1. Цели и задачи дисциплины:

Целью курса «Системы реального времени» является ознакомление с новейшими технологиями в области операционных систем реального времени, а также освоение современных подходов к проектированию систем реального времени. В качестве примера современных операционных систем реального времени изучаются ОСРВ QNX Neutrino 6.2., Linux, Windows.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина относится к части дисциплин по выбору профессионального цикла и базируется на таких дисциплинах плана подготовки бакалавров по направлению «Информатика и вычислительная техника», как «Программирование на C++», «Операционные системы», «Системное программное обеспечение», «Системное программирование».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при написании магистерской диссертации.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

1) способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6);

2) способен к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ОК-7):

3) применять перспективные методы исследования и решения профессиональных задач на основе знания мировых тенденций развития вычислительной техники и информационных технологий (ПК-1);

4) формировать технические задания и участвовать в разработке аппаратных и/или программных средств вычислительной техники (ПК-4);

5) выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления и проектирования объектов автоматизации (ПК-5);

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать базовые принципы функционирования и методы разработки систем реального времени классификацию и структуру систем реального времени существующие стандарты на операционные системы реального времени принципы работы основных механизмов взаимодействия процессов требования, предъявляемые к системам реального времени;

алгоритмы планирования процессов в ОС РВ, теорему о верхней границе коэффициента использования центрального процессора и теорему о времени завершения, основы применения ОС РВ QNX для решения задач РВ уметь программировать ядро реального времени, синхронную и асинхронную обработку данных планировать периодические и апериодические задачи жесткого РВ;

инсталлировать и настраивать ОС РВ QNX-6, а также работать в графической оболочке Photon microGUI;

использовать средства командного языка shell для разработки командных сценариев, иметь представление о системах жесткого и мягкого реального времени (РВ), о способах и протоколах обмена данными между ЭВМ и внешними устройствами, об особенностях операционных систем (ОС) РВ и их отличиях от ОС общего назначения о характеристиках и функциях современных и перспективных операционных систем реального времени;

о проблемах и тенденциях их развития.

4. Объем дисциплины и отдельных видов учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы.

В том числе:

Курсовая работа Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) зачет зачет 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины 1. Введение в СРВ Определение и основные особенности операционных систем реального времени (ОСРВ).

Типичные времена реакции на внешние события в управляемых ОСРВ в процессах.

Основные области применения ОСРВ. Особенности оборудования, на котором работают 2. Архитектуры ОСРВ. Классы ОСРВ Монолитная архитектура ОСРВ. Модульная архитектура (на основе микроядра). Объектная архитектура на основе объектов-микроядер. Классический и объектно-ориентированный подходы к построению ОСРВ. Классы ОСРВ: исполнительные СРВ, минимальное ядро СРВ, ядро СРВ и инструментальная среда, ОС с полным сервисом.

3. Планирование задач и процессов в ОСРВ Функции ядра ОСРВ. Процессы, состояния процессов, приоритеты. Потоки. Планирование задач. Алгоритмы планирования. Схемы назначения приоритетов. Планирование периодических процессов. Алгоритмы RMS, EDF.

4. Межпроцессорное взаимодействие Ресурсы, их характеристики. Состязания процессов. Критические области. Взаимное исключение. Проблемы взаимодействия процессов. Семафоры. Мьютексы. Решение проблемы обедающих философов. События. Решение задачи производитель-потребитель.

5. Обзор ОСРВ. ОСРВ QNX Типы ОСРВ. ОСРВ OS-9, VxWorks..

ОСРВ QNX. Архитектура QNX. Микроядро QNX. Сервисы QNX. Файлы и папки.

Процессы и потоки. Разграничение доступа к данным в ОС QNX. Управление ресурсами ЭВМ в ОС QNX. Сетевая подсистема QNX. Графический интерфейс пользователя Photon µGUI. Командный интерпретатор shell.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при написании магистерской диссертации по данному направлению.

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий п/п Архитектуры и классы ОСРВ Планирование задач в ОСРВ Межпроцессное взаимодействие Обзор ОСРВ. ОСРВ QNX.

6. Лабораторный практикум Решение задачи «взаимоисключающий доступ» с помощью Установка системы QNX6. Работа в оболочке Photon Командные сценарии операционной системы QNX 7. Практические занятия (семинары) учебным планом не предусмотрены 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Курсовые работы не предусмотрены учебным планом.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1. Зыль С.Н. Проектирование, разработка и анализ программного обеспечения систем реального времени (+ CD-ROM) – СПб.: БХВ-Петербург, 2010.

2. Цилюрик О., Горошко Е. QNX/UNIX. Анатомия параллелизма. М.: Символ-Плюс, 2006 г.

3. Зыль С.Н. QNX Momentics: основы применения. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 225 с.: ил.

б) дополнительная литература:

1. Гома Х. UML Проектирование систем реального времени, распределенных и параллельных приложений. М.: ДМК Пресс, 2011 г.

2. Алексеев Д. и др. Практика работы с QNX. М.: Издательский дом «КомБук», 2004. – 432 с.:

3. Зыль С.Н. Операционная система реального времени QNX: от теории к практике. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 192 с.: ил.

4. Асотов Ю. Операционная система реального времени QNX Neutrino 6.3. Системная архитектура. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 336 с.

5. Стивенс У. UNIX: взаимодействие процессов. С-Пб., Питер, 2002 г.

в) программное обеспечение Комплект разработчика QNX Momentics NC, Microsoft Visual Studio, операционная система QNX г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы www.interface.ru, QNX Developer Center. http://www.qnx.com, http://www.citforum.ru 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для проведения лекций, а также аудитории, оснащенной современной компьютерной техникой для выполнения лабораторных работ.

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Лекции проводятся с использованием компьютера и проектора с показом приемов работы в изучаемых инструментальных средах.

Лабораторные занятия проводятся с применением компьютерной техники и современного программного обеспечения.

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным и лабораторным занятиям, подготовку и оформление отчетов по предложенным темам.

Аттестация по дисциплине – Зачет.

Вопросы к зачету по дисциплине «Системы реального времени»

Определение системы реального времени. Жесткие и мягкие СРВ.

Структура СРВ.

Операционные системы реального времени. Их отличие от ОС общего назначения.

Характеристики ОСРВ. Время реакции системы.

Особенности оборудования, на котором применяют ОСРВ. Характеристики ОСРВ, связанные с особенностями оборудования.

6. Механизмы реального времени.

7. ОСРВ с монолитной архитектурой.

8. ОСРВ на основе микроядра.

9. Объектно-ориентированные ОСРВ.

10. Классы СРВ.

11. Расширения реального времени для Windows NT 12. Функции ядра ОСРВ.

13. Процессы. Состояния процесса.

14. Планирование задач. Момент принятия решения о планировании.

15. Приоритет процесса. Схемы назначения приоритета.

16. Алгоритмы планирования. Приоритетное и неприоритетное планирование.

17. Алгоритм планирования FIFO.

18. Карусельная диспетчеризация.

19. Адаптивная диспетчеризация.

20. Спорадическое планирование 21. Планирование периодических процессов. Системы, поддающиеся планированию.

22. Статический алгоритм планирования RMS.

23. Динамический алгоритм планирования EDF.

24. Межпроцессное взаимодействие. Формы межпроцессного взаимодействия.

25. Сообщения. Синхронные и асинхронные сообщения.

26. Ресурсы. Характеристики ресурсов.

27. Состязание процессов. Способы предотвращения состояния состязания.

28. Критические области. Взаимное исключение.

29. Проблемы взаимодействия процессов.

30. Семафоры.

31. Мьютексы.

32. Критические секции.

33. Задача «обедающих философов».

34. События. Использование событий с автосбросом.

35. События. Использование событий с ручным сбросом.

36. Типы ОСРВ 37. Часы и таймеры 38. ОСРВ QNX 39. Микроядро QNX и его возможности 40. Технология FLEET 41. Состояния процессов в QNX 42. Межпроцессное взаимодействие посредством сообщений, 43. Межпроцессное взаимодействие посредством прокси 44. Межпроцессное взаимодействие посредством сигналов 45. Администратор процессов в QNX 46. Менеджер устройств в QNX 47. Менеджер файловых систем в QNX 48. ОСРВ VxWorks 49. ОСРВ OS/