Составители:
3
Введение
Эффективность компьютерного управления технологическим объектом
зависит от способности вычислительной системы обрабатывать множество
событий одновременно. В современных операционных системах реального
времени (ОСРВ) одновременность достигается разделением управляющей
программы на параллельно работающие процессы, а процессов в свою
очередь – на программные потоки. Многопоточная организация вычисли-
тельного процесса в настоящее время является общепринятым средством
обеспечения высокой эффективности управляющих систем.
Создание многопоточных управляющих программ требует от разработ-
чика глубоких знаний механизмов синхронизации, диспетчеризации и
управления программными потоками. Синхронизация устанавливает пра-
вила совместного доступа потоков к критическим областям данных и усло-
вия одновременности исполнения программного кода. Проблема синхрони-
зации заключается в том, что потоки в пределах процесса имеют общее ад-
ресное пространство, и если один поток пытается считать данные, в то
время как другой их изменяет, то это может привести к катастрофическому
отказу системы. В однопроцессорных системах потоки конкурируют за ре-
сурсы процессора, фактически в этом случае они выполняются квазипарал-
лельно и поэтому взаимно влияют друг на друга, порождая проблему эф-
фективной диспетчеризации. Механизмы диспетчеризации потоков вместе
с системой приоритетов устанавливают правила и условия переключения
потоков. Дисциплина диспетчеризации непосредственно влияет на мини-
мальное время реакции управляющей системы на внешние события. Меха-
низмы управления потоками включают в себя средства их создания, унич-
тожения и динамического изменения атрибутов. Сервисы по синхрониза-
ции, диспетчеризации и управлению программными потоками возложены на
операционную систему (OC).
Для выполнения нескольких потоков одновременно в многозадачной
операционной системе реального времени необходимо, чтобы ОС имела
развитой механизм взаимодействия потоков между собой. Потоки отправ-
ляют и получают сообщения, а также отвечают на них. При этом изменяют-
ся состояния потоков. Определяя состояния потоков, ОС осуществляет их
оптимальное планирование с максимально эффективным использованием
ресурсов. Следовательно, механизм обмена сообщениями является осно-
вополагающим и постоянно действующим на всех уровнях ОС. Для прило-
жений, работающих в режиме реального времени, требуется, чтобы меха-
