XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Операционные системы реального времени (ОСРВ) предназначены для решения задач, которые ОС общего назначения обычно не могут решить. На протяжении достаточно многих лет программы на основе ОСРВ использовались в интегрированных системах особого предназначения и в последнее время применялись повсеместно, от медицинского оборудования с компьютерным управлением до кофеварки. Для устройств, управляемых большинством систем управления, важно гарантированное время ответа на запрос от данного устройства. Главной задачей в данных системах является своевременная обработка информации.

ОСВР VxWorks является программным продуктом компании Wind River Systems. Данная ОС применяется для разработки ПО для встраиваемых компьютеров, которые функционируют в системах жесткого реального времени. ОС VxWorks содержит кросс-средства разработки ПО. Таким образом, разработка выполняется в среде Tornado на инструментальном компьютере. Разработанное ПО может использоваться на целевом компьютере под управлением ОС VxWorks [1].

Архитектура ОС VxWorks является клиент-серверной. Она спроектирована в соответствии с технологией микроядра. Таким образом, планирование задач и управление их взаимодействием/синхронизацией реализуется на самом низком непрерывном уровне ядра. Даная ОС гарантирует скорость, масштабируемость и детерминированность ядра.

Рассматриваемая ОС может быть настроена как для трудных систем с расширенными функциональными возможностями, так и для небольших встраиваемых систем со строгими лимитированиеми памяти. Определенные ранее функции могут быть удалены во время сборки, а определенные объекты ядерной синхронизации могут быть опущены, если программа их не требует.

ОС VxWorks предоставляет возможность загрузки отдельных модулей динамически и статически. Таким образом данная система является конфигурируемой. При этом нельзя говорить, что она применяет компонентный подход.

ОС QNX Neutrino Realtime Operating System (QNXNeutrino) являетсяразработкойкомпании QNX Software Systems. Данная ОС представляет собой микро-ядерную ОС, которая обеспечивает многозадачность с приоритетами. В среде QNX Neutrino любое приложение, протокол, файловая система и драйвер и исполняются вне ядра, а именно: в защищенном адресном пространстве. Рассматриваемую ОС также можно назвать конфигурируемой, но при этом она не использует компонентный подход [2].

Описываемая ОС включает в себя расширенные сервисы пользовательского уровня, планировщик процессов и ядро. Как микро-ядерная ОС, она исполняет фундаментальные услуги ядра, например, сигналы, планирование потоков, объекты синхронизации, передача сообщений, таймеры.

LynxOS является UNIX-подобной ОСВР, разработанная для встраиваемых систем. Она является совместимой с ОС Linux и со стандартами POSIX [3].

Основная идея заключается в том, что почти все устройства в конечном итоге будут связаны к Интернету. Сами устройства будут становиться все более и более сложными. Это означает, что им необходимо запускать более полнофункциональные операционные системы с широкими возможностями подключения и доступным человеческим интерфейсом, требуют большей вычислительной мощности, включая многоядерные чипы, и, вероятно, будут подвергнуты кибератакам. Программные технологии Linux удовлетворяют эти потребности в высокопроизводительных операционных системах и инструментах LynxOS, основанных на открытых стандартах.

LynxOS – это детерминированная, жесткая ОСВР, которая предоставляет API-интерфейсы, совместимые с POSIX, в небольшом встроенном ядре. LynxOS обеспечивает симметричную поддержку нескольких процессоров, чтобы в полной мере использовать преимущества многоядерных/многопоточных процессоров.

Разработчики LynxOS предлагают полный набор встроенных в систему инструментов открытой разработки, которые включают в себя:

- среда Luminosity – единая среда для создания, редактирования, управления и отладки приложений для устройств, драйверов и ядер LynxOS;

- полное управление системой с помощью консоли с полным набором доступных операций, включая полный доступ к файловой системе;

- мониторинг состояния системы в режиме реального времени, включая использование оперативной памяти и процессора, статистику использования данных, дополнительные затраты ресурсов системой;

- SpyKer – это динамически инструментальный анализатор ядра, идеально подходящий для отслеживания работы программы, обнаружения ошибок и багов, тонкой настройки производительности системы.

Для сравнительного анализа рассмотренных выше ОСВР был использован модифицированный метод анализа иерархий. Иерархия выбора ОСВР, выполненная с использованием СППР «Решение» представлена на рисунке 1 [4].

Рисунок 1 – Иерархия выбора

Матрица парных сравнений (МПС) критериев представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – МПС критериев

МПС альтернатив по критерию «Временные параметры ОС» представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – МПС альтернатив по критерию «Временные параметры ОС»

МПС альтернатив по критерию «Стабильность временных параметров» представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – МПС альтернатив по критерию «Стабильность временных параметров»

Матрица сравнения решений по критерию «Управление доступом к ресурсам» представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Сравнения решений по критерию «Управление доступом к ресурсам»

Матрица сравнения решений по критерию «Поддержка мультипроцессорных и распределенных систем» представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Сравнения решений по критерию «Поддержка мультипроцессорных и распределенных систем»

Матрица сравнения решений по критерию «Поддержка файловых систем» представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Сравнения решений по критерию «Поддержка файловых систем»

МПС альтернатив по критерию «Качество документации» представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 – МПС альтернатив по критерию «Качество документации»

Матрица сравнения решений по критерию «Качество технической поддержки» представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Сравнения решений по критерию «Качество технической поддержки»

МПС альтернатив по критерию «Открытость исходных кодов» представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – МПС альтернатив по критерию «Открытость исходных кодов»

Матрица сравнения решений по критерию «Инструментальные средства» представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 – Сравнения решений по критерию «Инструментальные средства»

МПС альтернатив по критерию «Переносимость прикладного ПО» представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 – МПС альтернатив по критерию «Переносимость прикладного ПО»

Матрица сравнения решений по критерию «Поддержка процессорных архитектур» представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Сравнения решений по критерию «Поддержка процессорных архитектур»

Приоритетность вариантов решения проблемы представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Приоритетность вариантов решения проблемы

Как видно из рисунка выше, наиболее предпочтительным вариантов является QNX, среди таких ОСВР, как: VxWorls, QNX, LynxOS.

Список использованных источников:

1. Операционные системы семейства Linux [Электронный ресурс]. – Режим доступа URL: http://bourabai.kz/os/vxworks.htm (дата обращения 08.11.2021).

2. Кондукова, Е. Операционная система реального времени QNX Neutrino 6.5.0. Системная архитектура. Руководство / Е. Кондукова. - М.: БХВ-Петербург, 2014. – 347 c.

3. Встраиваемые системы и ОС для них – Alexis Hardware World [Электронный ресурс]. – Режим доступа URL: https://hww.ru/2008/07/vstraivaemye-sistemy/ (дата обращения 09.11.2021).

4. Метод анализа иерархий: процедура применения [Электронный ресурс]. – Режим доступа URL: http://vamocenka.ru/metod-analiza-ierarxij-procedura-primeneniya/ (дата обращения 16.11.2021).

Код для цитирования: Скопировать