第15章实时系统的设计 实时计算系统的设计通常是复杂的,与外 部世界是高度耦合的,必须在问题域规 定的时间框架内对该问题域作出响应 15.1系统考虑 个实时系统必须将硬件、软件 人力和数据库元素集成起来,以恰当地 实现一组功能和性能需求。实时系统的 性能与功能一样重要
第15章 实时系统的设计 实时计算系统的设计通常是复杂的，与外 部世界是高度耦合的，必须在问题域规 定的时间框架内对该问题域作出响应。 15.1 系统考虑 一个实时系统必须将硬件、软件、 人力和数据库元素集成起来，以恰当地 实现一组功能和性能需求。实时系统的 性能与功能一样重要
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 实时软件的开发不同于其他软件工程的三个特 征 (1)实时系统的设计是受资源约束的。时间是 实时系统的首要资源。 (2)实时系统是紧凑而复杂的。 (3)实时系统的运行常常不需要用户的参与。 因此,实时软件必须能检测到导致故障的问 题,并在对数据和控制环境造成破坏前改正 这些问题
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 实时软件的开发不同于其他软件工程的三个特 征： （1）实时系统的设计是受资源约束的。时间是 实时系统的首要资源。 （2）实时系统是紧凑而复杂的。 （3）实时系统的运行常常不需要用户的参与。 因此，实时软件必须能检测到导致故障的问 题，并在对数据和控制环境造成破坏前改正 这些问题
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 152实时系统 实时系统产生某种动作以响应外部世 界,为了完成这个功能,他们能高速地 采集数据,并在严格的时间和可靠性的 约束控制下。如军用的命令与控制系统、 消费者电器、过程控制、工业自动化 医疗和科学研究、计算机图形等等
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 15.2 实时系统 实时系统产生某种动作以响应外部世 界，为了完成这个功能，他们能高速地 采集数据，并在严格的时间和可靠性的 约束控制下。如军用的命令与控制系统、 消费者电器、过程控制、工业自动化、 医疗和科学研究、计算机图形等等
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 语境切换:包括在任务间 切换的时间和系统开销。 系统响应时间 中断等待时间:是实际的 切换发生之前的延迟时间
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 系统响应时间 语境切换：包括在任务间 切换的时间和系统开销。 中断等待时间： 是实际的 切换发生之前的延迟时间
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 15.2.1集成和性能问题 许多实时设计关心的是实时任务间的协调 系统中断处理、保证不丢失数据的ⅣO处理 指定系统的内部和外部时间约束、以及确保 数据库的准确度等。 实时系统的性能主要由系统响应时间和他 的数据传输率决定。系统响应时间是系统检 测到一个内部或外部事件到发出响应动作这 段时间,事件检测和反映生成常常是简单的, 对事件信息进行处理以判断合适的反映往往 涉及到复杂耗时的算法
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 15.2.1 集成和性能问题 许多实时设计关心的是实时任务间的协调、 系统中断处理、保证不丢失数据的I/O处理、 指定系统的内部和外部时间约束、以及确保 数据库的准确度等。 实时系统的性能主要由系统响应时间和他 的数据传输率决定。系统响应时间是系统检 测到一个内部或外部事件到发出响应动作这 段时间，事件检测和反映生成常常是简单的， 对事件信息进行处理以判断合适的反映往往 涉及到复杂耗时的算法
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 数据传输率指的是串行/并行数据以及模拟数字 信号进出系统的速度 亠实时系统常常被用来处理一个连续的输入数据 流,设计必须保证数据不会丢失。必须能够 响应异步事件,因为到达序列和数据是很难 事先预测的。 实时系统对可靠性的要求极为严格,一日发生 故障,系统能够进行故障自动恢复和重新启 动的功能
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 数据传输率指的是串行/并行数据以及模拟/数字 信号进出系统的速度。 实时系统常常被用来处理一个连续的输入数据 流，设计必须保证数据不会丢失。必须能够 响应异步事件，因为到达序列和数据是很难 事先预测的。 实时系统对可靠性的要求极为严格，一旦发生 故障，系统能够进行故障自动恢复和重新启 动的功能
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 15.2.2中断出理 中断处理是实时系统不同于其他任 何类型系统的一大特性。实时系统在外 部世界规定的时间框架内响应外部事 件一中断。由于在同一时间有可能有多 个中断,所以还必须建立优先级中断
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 15.2.2 中断出理 中断处理是实时系统不同于其他任 何类型系统的一大特性。实时系统在外 部世界规定的时间框架内响应外部事 件—中断。由于在同一时间有可能有多 个中断，所以还必须建立优先级中断
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 正常的 一处理流 中断处理 中断 保存被中断程序的状态 判断中断的性质 中断服务 恢复被中断程序的状态 返回被中断的程序
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 中断处理 •保存被中断程序的状态 •判断中断的性质 •中断服务 •恢复被中断程序的状态 •返回被中断的程序 正常的 处理流 中断
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 在许多情况下,一个事件的中断服务自身可 能会被另一个更高优先级的事件中断,可以 建立中断优先级 152.3实时数据库 实时系统常常具有数据库管理的功能,统 称是分布式数据库。 使用分布式数据库可以提高性能。但也有数 据分区和复制造成的潜在的问题。 数据冗余可以提高系统的响应时间,但复制 也增加了系统的开销,此外使用分布式数据 库还引入了并发控制问题,并发控制涉及到 数据库的同
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 在许多情况下，一个事件的中断服务自身可 能会被另一个更高优先级的事件中断，可以 建立中断优先级。 15.2.3 实时数据库 实时系统常常具有数据库管理的功能，统 称是分布式数据库。 使用分布式数据库可以提高性能。但也有数 据分区和复制造成的潜在的问题。 数据冗余可以提高系统的响应时间，但复制 也增加了系统的开销，此外使用分布式数据 库还引入了并发控制问题，并发控制涉及到 数据库的同步
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 并发控制的传统方法是基于锁和时间戳。 →1524实时操作系统 在实时应用中有两大类操作系统:(1)专为实 时应用设计的专用操作系统;(2)增加了实 时功能的通用操作系统。实时执行程序的使 用使得通用操作系统的实时性能变得可行, 他负责执行大量的操作系统功能
CHAPTER 15 DESIGN FOR REAL-TIME SYSTEMS 并发控制的传统方法是基于锁和时间戳。 15.2.4 实时操作系统 在实时应用中有两大类操作系统： (1)专为实 时应用设计的专用操作系统；（2） 增加了实 时功能的通用操作系统。实时执行程序的使 用使得通用操作系统的实时性能变得可行， 他负责执行大量的操作系统功能