数控技术及应用数案及讲癌 上部分：数控技术及编程 准协议和商业技术应用的支持，如TCP/TP协议、RS232/485协议，以及对COM/DCOM 或CORBA(公用对象请求代理结构)技术的支持：另一方面是具有广泛的硬件支持，即 对多数PC的扩展卡能够识别与驱动。操作系统的实时性和开放性是全软件型开放式数 控系统的重要保障。 目前，可在PC上运行的实时架作系统种类很多，主要有Vind River System的 VxWorks系统、QNX software Systems的QNX系统、CMX System的CMX系统。从技 术角度来讲，这类操作系统可以满足全软件型开放式数控系统的实时性要求，但从应用 范围和开放性角度来进， 并不适于作软件型开放式数控系统的开发平台 从足开放性 角度考虑，自然应当考 通用PC上常用的Windows、UNIX ,Linux等操作系统，但龙 类操作系统都是面向公共事务的非实时操作系统，它们都不满足系统的实时性。要同时 满足全软件型开放式数控系统对操作系统实时性和开放性的要求，目前只能通过对 Vindows和Lmux等通用燥作系统进行实时化改造，使其成为同时两足实时性和开放性 要求的操作系统。 NT20O0操作系统的优点 T2000操作系统作为全 软件型结构的开放式数控系统的软件开发平台可以得到各个层面的开放性，且可以得到 以下便利。 I)Win32应用程序接口(Application Programmer Interface,AIP)己成为软件开发的 事实标准，许多软件开发人员均能很好的理解并熟练地应用。 2)Wind vs图形用户界面(Graphic User Interface,API)已经普及并被广泛认同， 其他操作系统已： 道米用 Windows相似的用户界面 3)Windows提供各种高效易用的开发工具和集成开发环境(Integrated Development Environment,IDE),可以极大地方便软件开发人员。 4)Windows有大量可用的第三方设备驱动程序，在PC环境下扩充各种硬件十分方 便。 2)数控系统实时操作系统的5项基本要求 数控系统是一种实时多任务控制 系统，所配备的实时操作系统(RTOS)必须满足以下5个方面的基本要求。 1)必须是多线程和可抢先的， 2)操作系统必须有线程优先级的概念，能够得到足够多的优先级别（视实时任务 的复杂程度而定)。 ?操作系统认须古挂可可训的线程同机先 4)操作系统必须有优 级继承机制 以防止优先级倒置 5)操作系统的性能（中断延迟、线程切换延迟等）可预见，即在任何负荷情况下 都有一个确定的最大响应时间。 (3)Vindows nT2000的实时性能分析 采用通用操作系统Vindows NT2000 会极大地增加数控系统的开放性，但Windows NT/2OO0的实时性能是否能满足实时操作 系统上述5个方面的要求，需要了解Windows NT2OO0的任务调度策略之后，对照上述 5项基本要求逐项进行分析。 1)Windows NT/2000的调度策略。Windows NT2000内核定义了3种可运行实体， 按照递减调度优先级顺序描述的调度方法如图2-57所示。 兰州交通大学机电工程学院 18数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 18 准协议和商业技术应用的支持，如 TCP/TP 协议、RS232/485 协议，以及对 COM/DCOM 或 CORBA(公用对象请求代理结构)技术的支持；另一方面是具有广泛的硬件支持，即 对多数 PC 的扩展卡能够识别与驱动。操作系统的实时性和开放性是全软件型开放式数 控系统的重要保障。 目前，可在 PC 上运行的实时操作系统种类很多，主要有 Wind River System 的 VxWorks 系统、QNX software Systems 的 QNX 系统、CMX System 的 CMX 系统。从技 术角度来讲，这类操作系统可以满足全软件型开放式数控系统的实时性要求，但从应用 范围和开放性角度来讲，并不适于作软件型开放式数控系统的开发平台。从满足开放性 角度考虑，自然应当考虑通用 PC 上常用的 Windows、UNIX、Linux 等操作系统，但这 类操作系统都是面向公共事务的非实时操作系统，它们都不满足系统的实时性。要同时 满足全软件型开放式数控系统对操作系统实时性和开放性的要求，目前只能通过对 Windows 和 Linux 等通用操作系统进行实时化改造，使其成为同时满足实时性和开放性 要求的操作系统。 （1）Windows NT/2000 操作系统的优点 将 Windows NT/2000 操作系统作为全 软件型结构的开放式数控系统的软件开发平台可以得到各个层面的开放性，且可以得到 以下便利。 1）Win32 应用程序接口（Application Programmer Interface, AIP）已成为软件开发的 事实标准，许多软件开发人员均能很好的理解并熟练地应用。 2）Windows 图形用户界面（Graphic User Interface, API）已经普及并被广泛认同， 其他操作系统已经趋向于采用与 Windows 相似的用户界面。 3）Windows 提供各种高效易用的开发工具和集成开发环境（Integrated Development Environment, IDE），可以极大地方便软件开发人员。 4）Windows 有大量可用的第三方设备驱动程序，在 PC 环境下扩充各种硬件十分方 便。 （2）数控系统实时操作系统的 5 项基本要求 数控系统是一种实时多任务控制 系统，所配备的实时操作系统（RTOS）必须满足以下 5 个方面的基本要求。 1）必须是多线程和可抢先的， 2）操作系统必须有线程优先级的概念，能够得到足够多的优先级别（视实时任务 的复杂程度而定）。 3)操作系统必须支持可预测的线程同步机制。 4)操作系统必须有优先级继承机制，以防止优先级倒置。 5）操作系统的性能（中断延迟、线程切换延迟等）可预见，即在任何负荷情况下 都有一个确定的最大响应时间。 （3）Windows NT/2000 的实时性能分析 采用通用操作系统 Windows NT/2000 会极大地增加数控系统的开放性，但 Windows NT/2000 的实时性能是否能满足实时操作 系统上述 5 个方面的要求，需要了解 Windows NT/2000 的任务调度策略之后，对照上述 5 项基本要求逐项进行分析。 1）Windows NT/2000 的调度策略。Windows NT/2000 内核定义了 3 种可运行实体， 按照递减调度优先级顺序描述的调度方法如图 2-57 所示