HỆ THỐNG ĐIỀU KHỂN PHÂN TÁN - CHƯƠNG 4

XỬ LÝ THỜI GIAN THỰC VÀ XỬ LÝ PHÂN TÁN4.1 Một số khái niệm cơ bản4.1.1 Hệ thống thời gian thựcMột hệ thống thời gian thực là một hệ thống mà sự hoạt động tin cậy của nó không chỉ phụ thuộc vào sự chính xác của kết quả, mà còn phụ thuộc vào thời điểm đưa ra kết quả để phản ứng với sự kiện bên ngoài. Hệ thống có lỗi khi thời gian yêu cầu không được thoả mãn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HỆ THỐNG ĐIỀU KHỂN PHÂN TÁN - CHƯƠNG 4 274 XỬ LÝ THỜI GIAN THỰC VÀ XỬ LÝ PHÂN TÁN4.1 Một số khái niệm cơ bản4.1.1 Hệ thống thời gian thực Một hệ thống thời gian thực là một hệ thống mà sự hoạt động tin cậy củanó không chỉ phụ thuộc vào sự chính xác của kết quả, mà còn phụ thuộc vàothời điểm đưa ra kết quả để phản ứng với sự kiện bên ngoài. Hệ thống có lỗikhi thời gian yêu cầu không được thoả mãn. Một hệ thống thời gian thực có các đặc điểm tiêu biểu sau: • Tính bị động: Hệ thống phải phản ứng với các sự kiện xuất hiện vào các thời điểm không biết trước. • Tính nhanh nhạy: Hệ thống phải xử lý thông tin một cách nhanh chóng để có thể đưa ra kết quả phản ứng một cách kịp thời. • Tính tiền định: Dự đoán trước được thời gian phản ứng tiêu biểu, thời gian phản ứng chậm nhất cũng như trình tự đưa ra các phản ứng. Tuy tính nhanh nhạy là một đặc điểm tiêu biểu, nhưng một hệ thống cótính năng thời gian thực không nhất thiết phải có đáp ứng thật nhanh màquan trọng hơn là phải có phản ứng kịp thời đối với các yêu cầu, tác động bênngoài. Có thể nói, tất các các hệ thống điều khiển là các hệ thống thời gianthực. Ngược lại, một số lớn các hệ thống thời gian thực là các hệ thống điềukhiển. Một bộ điều khiển phải đưa ra được tín hiệu điều khiển kịp thời saumột thời gian nhận được tín hiệu đo để đưa quá trình kỹ thuật về trạng tháimong muốn. Một hệ thống truyền thông có tính năng thời gian thực phải cókhả năng truyền tin một cách tin cậy và kịp thời đối với các yêu cầu của cácđối tác truyền thông. Tính năng thời gian thực của một hệ thống điều khiểnphân tán không chỉ phụ thuộc vào tính năng thời gian thực của từng thànhphần trong hệ thống, mà còn phụ thuộc vào sự phối hợp hoạt động giữa cácthành phần đó.4.1.2 Xử lý thời gian thực Xử lý thời gian thực là hình thức xử lý thông tin trong một hệ thống để đảmbảo tính năng thời gian thực của nó. Như vậy, xử lý thời gian thực cũng cócác đặc điểm tiêu biểu nêu trên như tính bị động, tính nhanh nhạy và tínhtiền định. Để có thể phản ứng với nhiều sự kiện diễn ra cùng một lúc, một hệthống xử lý thời gian thực sử dụng các quá trình tính toán đồng thời. Quá trình tính toán là một tiến trình thực hiện một hoặc một phần chươngtrình tuần tự do hệ điều hành quản lý trên một máy tính, có thể tồn tại đồngthời với các quá trình khác kể cả trong thời gian thực hiện lệnh và thời gianxếp hàng chờ đợi thực hiện. Quá trình tính toán được chia thành hai loại: © 2005, Hoàng Minh Sơn 28 • Quá trình nặng cân (process): là quá trình tính toán có không gian địa chỉ riêng. • Quá trình nhẹ cân (thread): là quá trình không có không gian địa chỉ riêng. Các hình thức tổ chức các quá trình tính toán đồng thời: • Xử lý cạnh tranh: Nhiều quá trình tính toán chia sẻ thời gian xử lý thông tin của một bộ xử lý. • Xử lý song song: Các quá trình tính toán được phân chia thực hiện song song trên nhiều bộ xử lý của một máy tính. • Xử lý phân tán: Mỗi quá trình tính toán được thực hiện riêng trên một máy tính. Trong các hệ thống điều khiển, khái niệm task cũng hay được sử dụng bêncạnh quá trình tính toán. Có thể nói, task là một nhiệm vụ xử lý thông tintrong hệ thống, có thể thực hiện theo cơ chế tuần hoàn (periodic task) hoặctheo sự kiện (event task). Ví dụ, một task thực hiện nhiệm vụ điều khiển chomột hoặc nhiều mạch vòng kín có chu kỳ trích mẫu giống nhau. Hoặc, mộttask có thể thực hiện nhiệm vụ điều khiển logic, điều khiển trình tự theo cácsự kiện xảy ra. Task có thể thực hiện dưới dạng một quá trình tính toán duynhất, hoặc một dãy các quá trình tính toán khác nhau.4.1.3 Hệ điều hành thời gian thực Các trạm điều khiển trong một hệ điều khiển phân tán bao giờ cũng hoạtđộng dựa trên nền một hệ điều hành thời gian thực. Hệ điều hành thời gianthực là một hệ điều hành hỗ trợ các chương trình ứng dụng xử lý thời gianthực. Bản thân hệ điều hành thời gian thực cũng là một hệ thời gian thựctheo đúng nghĩa của nó, vì vậy cũng có các đặc điểm tiêu biểu đã đề cập. Mộthệ điều hành thời gian thực bao giờ cũng là một hệ đa nhiệm (multi-tasking),hỗ trợ xử lý cạnh trạnh hoặc/và xử lý song song. Lập lịch, đồng bộ hóa quátrình và giao tiếp liên quá trình là các khái niệm quan trọng trong một hệ điềuhành thời gian thực.Phương pháp lập lịch (Scheduling) Việc lập lịch thực hiện cho các task có thể được thực hiện theo hai cách: • Lập lệnh tĩnh: thứ tự thực hiện các quá trình tính toán không thay đổi mà được xác đình trước. • Lập lệnh ₫ộng: hệ điều hành xác định lệnh trước hoặc sau khi quá trình tính toán đã bắt đầu. Tuy nhiên, ta cần có một sách lược lập lệnh (strategy) để áp dụng đối vớitừng tình huống cụ thể. Có thể chọn một trong n ...