Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku
Ukončeno v akademickém roce 2021/2022

Operační systémy reálného času

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 450-4009/01
Zkratka OSRČ
Název předmětu česky Operační systémy reálného času
Název předmětu anglicky Real Time Operating Systems
Kreditů 4
Garantující katedra Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství
Garant předmětu Ing. Zdeněk Slanina, Ph.D.

Osnova předmětu

Přednášky:
1. Základní funkce operačních systémů. Požadavky na reálný čas a použití v řídicích systémech.
2. Rozdělení operačních systémů na RT a non-RT. Základní požadavky na RT operační systém (RTOS).
3. Struktura RT operačních systémů s ohledem na řídicí aplikaci. Porovnání RTOS s non-RTOS systémy.
4. RT procesy a víceúlohové zpracování, vazby na řízení v reálném čase. Plánování RT procesů s ohledem na preempci a porovnání non-RTOS. Zajištění RT metod plánování např. cyklické, prioritní, aj.
5. Synchronizace procesů a událostí v RTOS, zajištění splnění časových podmínek.
6. Komunikace mezi RT procesy, synchronní a asynchronní komunikace. Zasílání zpráv a signálů a zajištění realizace aplikace v reálném čase
7. Způsoby řízení paměti vhodné pro úlohy reálného času. Porovnání s nevhodnými způsoby používanými u non-RTOS. Pevné a dynamické přidělování paměti. Řízení pomocí bitové mapy a spojovacího seznamu, fragmentace a setřásání paměti.
8. Zajištění funkce ovladače periferií v podmínkách RT prostředí. Vztah RT ovladačů a standardní strukturou ovladače. Porovnání hlavních problémů u funkce RTOS ovladače a ovladače v non-RTOS systémech. Rozdělení a funkce ovladače. Obsluha přerušení a komunikace s periferií.
9. Systém řízení souborů, adresáře, porovnání u RTOS a non-RTOS systémů. Mechanizmy ochrany souborů.
10. Standard POSIX pro RTOS. Přehled a rozdělení nejpoužívanějších operačních systémů pro řízení v reálném čase. Obecné: QNX, VxWorks, RT Linux, RTX, aj. Pro vestavěné řídicí systémy: QNX RTP, OSEK, aj. Pro soft RT vestavěné systémy: Micro Linux, Windows CE, Windows XP Embedded aj. Vztah k normě POSIX.
11. Problematika výběru operačního systému pro řídicí aplikaci.
12. Perspektivy rozvoje operačních systémů pro práci v reálném čase.

Projekty:
Každý student dostane v průběhu semestru zadané 2 samostatné práce nebo jeden semestrální projekt, které zpracuje s využitím výpočetní techniky.

Laboratoře:
1. Praktické seznámení s architekturou operačního systému QNX.
2. Praktické seznámení s architekturou operačního systému QNX. Zadání první individuální práce .
3. Programování RT úloh v RTOS, nastavení a zjištění parametrů u procesů a vláken, a jejich vzájemné vazby.
4. Programování úloh RT komunikace mezi procesy nebo vlákny.
5. Programování RT úloh a zajištění jejich časových limitů při jejich plánování.
6. Řešení úloh pro obsluhu přerušení od RT procesu.
7. Řešení RT úloh se zapojením MMU, řízení paměti.
8. Programování RT úloh s práci se soubory a ochranou dat. Zadání druhé individuální práce.
9. Práce s druhým RTOS např. pro vestavěné systémy.
10. Programování úloh v druhém RTOS.
11. Zápočtová práce s RTOS - zadaná praktická úloha.

Povinná literatura

Srovnal,V: Operační systémy reálného času. Elektronické učební texty na stránkách FEI VŠB TUO, 2012
Srovnal,V: Operační systémy pro řízení v reálném čase. VŠB Technická univerzita, Ostrava 2003

QNX. Dostupné online na www.qnx.com.
FREERTOS. Dostupné online na www.freertos.org.
Operační systémy reálného času. Stránky předmětu dostupné online v rámci univerzity na http://rc111.vsb.cz/osr.

Doporučená literatura

Čada, O.: Operační systémy. Praha, Grada 1994