【正文】 s。] （較少使用，所以略） 信號量用于保護臨界資源，對應操作： semBCreate/semMCreate,semGive,semTake,semFlush semBCreate/semMCreate: 排隊策略：基于優(yōu)先級（ SEM_Q_PRIORITY） FIFO(SEM_Q_FIFO) semTake：獲得信號量 if(count==0) P 20 {task等待策略； wait:block until count0。影響碎片的因素有： region 的大小，region越大則碎片越少； task占用 segment的時間，占用的時間越短則碎片越少； segment之間的準方差， segment越規(guī)則碎片越少。但 VxWorks采用的是最先算法。我們要求內存分配算法使碎片盡量小，分配算法的執(zhí)行速度盡量快。 ：衡量算法的指標是碎片問題和速度問題。 ３． 及時性：指任務的處理一定要趕上 time deadline。 ２． 生存性：在實時系統(tǒng)中要避免死鎖 deadlock、活鎖 lockout、饑餓 starve的出現(xiàn)。 ２． 引發(fā)的條件： driver是由任務調用而開始執(zhí)行的， ISR則是與相關的中斷向量相聯(lián)系，由 I/O外部觸發(fā)?？梢砸源藶橐罁?jù)將驅動程序的功能 劃分，分別放在 ISR和 driver中； ISR應該只包含直接硬相關的操作，即要求 ISR短、精、直接硬相關；后期的處理放在 driver中。 計費算法的 1 個 copy 任務 multitask shell DOS BIOS CPU mem I/O CPU mem I/O processor 18 明確了 CPU和 device 的耦合方式以后，我們來看一下驅動程序和于之相關的中斷服務程序的關系。 CPU對 I/O的操作，微型機采用的是查詢、中斷或 DMA的方式，巨型機采用的是 channel I/O processor的方式，在 CPU和 I/O processor 中都有 device 的驅動程序，而我們所需要編寫的驅動程序是在 CPU中的驅動程序。 ……… ……… I/O 符合馮 .諾依曼結構的計算機從最高層次的抽象的角度來看，由四部分組成：輸入、輸出、處理、存儲。 2． 6． 2 Driver與 ISR的關系 首先我們來討論一下 CPU與 device的關系， CPU的 I/O操作有四種方式：查詢 polling、中斷 interrupt、 DMA、 channel I/O processor。這就要求，代碼內無臨界資源：臨界變量如全局變量，臨界設備如打印機，大部分 I/O都是臨界設備；代碼不修改自身，例如病毒就是一種能夠修改自身的代碼。 task ……… 實時系統(tǒng)是一個多任務運行環(huán)境，所以要求我們編寫的代碼是可重入的。 Code被 task占用，不被 OS識別和管理。 第四節(jié) 任務之間的關系 １． 通信：松耦合：實現(xiàn)機制：一個消息隊列 緊耦合：實現(xiàn)機制：兩個消息隊列 任務之間的通信也可以用信號量來構造。 RTOS任務調度的算法 Pre_empty:不同優(yōu)先級的任務采 用搶占方式 Pended Ready Delayed Suspended Executing High Priority Task A Medium Priority Task B Low Priority Task C Event Event Event Event 16 Timeslice:相同優(yōu)先級的任務采用時間片輪轉方式（ KernelTimeSlice(ticks)） 2． 3． 2 VxWorks的任務調度算法 VxWorks 的每個任務可以規(guī)定自己的 priority； mode：可否設斷點、是否支持浮點操作。其特點是：很復雜，需要有一些操作系統(tǒng)的背景。計算機的發(fā)展是體系結構的發(fā)展，是層次結構的發(fā)展，如果采用中斷的任務調度方式，任務就繞過操作系統(tǒng)直接與硬件發(fā)生關聯(lián)，破壞了計算機的層次結構。 Control loop 是通過一種循環(huán)查詢任務標志位的算法來調度任務，其特點是：簡單，但不適于大系統(tǒng)、不靈活、不易升級，如果升級或添加新的模塊就要打 開 loop，重新設計算法。 如果我們在具體分析一個系 統(tǒng)的時候發(fā)生原則沖突的話，則要為每一個原則針對具體的系統(tǒng) code data Synchronous Hidden Data Service Lib 傳感器 1 傳感器 2 數(shù)據(jù)處理 顯 示 15 設定“權重”，必要的時候可以通過計算“權重”來最終確定如何去劃分任務。早晨起床以后，刷牙、洗臉、吃早飯之間并沒有必然的先后順序，但由于習慣一直是按這個順序做的。 ２． 優(yōu)先級原則：對于突發(fā)事件的優(yōu)先級等價于事件的時間耗盡線，不同優(yōu)先級的處理不同任務。在任務劃分時要遵循 ： １． I/O原則：不同的外設不同任務。 機 處理 ……… ……… ……… ……… 子處理 數(shù)據(jù) 第二節(jié) 任務劃分 程序在 CPU中是以任務的方式在運行，所以我們要將系統(tǒng)的處理框圖轉化為多任務流程圖，對處理進行任務劃分。類比：精簡官僚機構。 read write control 所以抽象出了兩中數(shù)據(jù)結構：消息隊列、信號量。 第三節(jié) 數(shù)據(jù)保護 一個程序總是由代碼和數(shù)據(jù)組成，對于共享數(shù)據(jù)的使用要加以保護。實時程序結構體只是將計算機可識別的事件的時間耗盡線，相對于連續(xù)程序結構體下降了一點。 CPU的指令速度 。 實時系統(tǒng) us 。 ms 。 連續(xù)程序結構體、并行程序結構體 處理的是與執(zhí)行速度無關的數(shù)學領域的問題，實時程序結構體處理的是物理領域的問題，實時程序結構體并不提高 CPU指令的速度，而是其程序體反映了客觀世界的優(yōu)先級，例如： Digital Camera的前端由十幾路 DMA將圖象讀入內存，此時內存的讀寫速度都已經成為瓶頸。 END FOR END 真實值 存儲值 顯示值 ……… ……… ……… 9 9 xxx 9 9 0xx 9 9 0xx 10 10 000 ……… ……… ……… 發(fā)生上述錯誤的的原因是 count是一個全局變量，在程序中缺乏數(shù)據(jù)保護。 * * * 控制系統(tǒng) 13 中斷 傳 1， 2 BEGIN COUNT+=1。 tD’ END FOR END 如果 t2’+tD’t1或 t1’+t2’+tD’tD，就會漏掉傳送帶上的小球計數(shù)。 BEGIN FOR IF 傳 1 COUNT+=1。D 第一章 概念引入 第一節(jié) “實時系統(tǒng)一定是多任務的，多任務不一定是實時的” 首先比較一下連續(xù)程序結構體、并發(fā)程序結構體、實時程序結構體，舉一個監(jiān)控系統(tǒng)的例子，我們分別用偽算法寫出連續(xù)程序結構體、并發(fā)程序結構體的實現(xiàn)程序的代碼。 系統(tǒng)編程就是 進行操作系統(tǒng)移植、編寫驅動程序，系統(tǒng)程序員要具有如下背景：了解硬件的工作原理，了解系統(tǒng)的體系結構、具有多任務的概念、熟悉 system call、 OS、 Component、interface、 memory usage。 edit debug pile 12 第二章 實時軟件的實現(xiàn) 系統(tǒng)分析員在生成多任務流程圖和任務功能說明書后，將系統(tǒng)的模塊進行劃分，交給程序員來實現(xiàn)，程序員可以分為兩組：應用程序員、系統(tǒng)程序員。 ２． RTS的方法：采用 Real Time Aamp。 Cross Compiler： GNU for all architecture Diab Data for PPC,68k,Mips,ARM etc. Cross Debugger：照相機： Cross Wind 攝象機： WindView,System Browser,CodeTest,Scope Tools Project Facility: VxWorks的自動配置工具 Simulator: Integrated simulator,full simulator 第四章 文檔組 織 第一節(jié) VxWorks 《 VxWorks Programmer’s Guide》 *** 《 VxWorks Reference Manual》 第二節(jié) Tornado 《 Tornado User’s Guide》 *** 《 GNU make》 :*** 《 GNU Toolkit User’s Guide》 :* 《 Debugging with GDB》 :* 《 WindView User’s Guide》 第三節(jié) Network 《 WindNet SNMP v1/v2》 :* 《 WindNet STREAMS for Tornado》 《 VxWorks Networking Programmer’s Guide》 *** 第五章 實時系統(tǒng)的實現(xiàn)步驟 我們在設計一個實時系統(tǒng)的時候一定要站在軟件工程的高度，從系統(tǒng)分析員的角度出發(fā)，按照軟件工程的步驟去實施。 municate server。 System Browser 是一個定時采樣、事后分析的工具，采樣的對象可以是堆棧、隊列、堆棧等。 WindView是一個事后分析的工具，記錄一個 Recorder，以 file的形式存在宿主機上，然后對其進行分析。舉例：通過直方圖統(tǒng)計任務對 CPU的占用時間，進行分析；比如統(tǒng)計 IDLE的 CPU占用情況，如果占用時間在 85%以上，可能有兩種情況： CPU 太快，但是如果我們在 CPU 選型階段通過對 MIPS 的計算確定的 CPU的速度對于我們的應用應該沒有那麼快，那麼就有可能出現(xiàn)了局部死鎖；如果 CPU的占用時間小于 15%，則可能是 CPU太慢。 Cross Debugger(Cross wind)：照相 機（靜態(tài)調試）：在某一個時間點捕捉到 CPU的寄存器、內存、應用程序的任務、隊列、信號量等，可以調試 App下面的 隊列 信號量 OS awareness 任務 t0 value t memory register IMAGE CPU mem CPU mem 10 攝象機（動態(tài)調試）： WindView、 System Browser，可以看到程序在動態(tài)運行時發(fā)生的情況，如任務的切換軌跡等； CodeTest 可測試系統(tǒng)的代碼覆蓋率以及內存的動態(tài)分配和釋放情況； Scope Tools 可分析系統(tǒng)內某個變量隨時間的變化曲線，每個函數(shù)或任務占用 CPU的時間，以及內存的使用情況。 斷點邏輯 host adapter 軟件調試：宿主機與目標機通過某種方式耦合，宿主機上的調試器通過目標機上的調試代理來進行軟件的調試，其優(yōu)點是性價比高。限制： CPU必須支持 BDM方式。限制