Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » PDF-файлы » Лекция 1. Введение в ИУС РВ

Лекция 1. Введение в ИУС РВ (Лекции 2015-2016)

PDF-файл Лекция 1. Введение в ИУС РВ (Лекции 2015-2016), который располагается в категории "лекции и семинары" в предмете "(иус рв) архитектура управляющих систем реального времени" издесятого семестра. Лекция 1. Введение в ИУС РВ (Лекции 2015-2016) - СтудИзба 2020-08-25 СтудИзба

Описание файла

Файл "Лекция 1. Введение в ИУС РВ" внутри архива находится в папке "Лекции 2015-2016". PDF-файл из архива "Лекции 2015-2016", который расположен в категории "лекции и семинары". Всё это находится в предмете "(иус рв) архитектура управляющих систем реального времени" из десятого семестра, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫРЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИЛекция 1:Введение в ИУС РВКафедра АСВК,Лаборатория Вычислительных КомплексовБалашов В.В.ИУС РВСложные технические объектыуправляются распределёнными ВС2ИУС РВ• Информационно-управляющая система(ИУС) – вычислительная системаверхнего уровня, обеспечивающая:– функциональную и информационнуюинтеграцию составных частей управляемогообъекта– взаимодействие между объектом иоператором• Функционирует в реальном времени– рассчитать результат правильно и вовремя3Содержание курса• Что есть:–––––принципы функционированияархитектура аппаратной и программной частиосновные технические решенияподходы к разработке и отладкематематические задачи и методы их решения• Чего нет:––––конкретные APIподробности протоколовнаборы команд процессоров…RTFM4Где это пригодится• Области:– автоматизация производства, энергетика,наземный транспорт, авиация/космос,«умный» дом• Задачи:– проектирование, разработка, тестирование,сопровождение, модернизация• Вклад:– создание средств решения задач– решение задачОсобенность: передний край5Состав ИУСИнтерфейс оператора-индикаторы-органы управленияРегистраторыБортоваясетьДатчикиВычислителиЭффекторыУправляемая системаВнешняя среда6Функции ИУС• Контроль состояния управляемого объекта• Управление движением объекта или егочастей• Отслеживание положения объекта или егочастей в пространстве• Обмен данными с внешними системами• Управление специализированнымиприборами (прикладной нагрузкой)• Обмен данными с оператором– отображение данных– ввод данных7ИУС в управляемой системе8Устройства в составе ИУС9Прикладная нагрузка (вне ИУС)10Специфика ИУС• Работа в реальном времени– ориентация на «наихудшие» случаи• Непрерывное функционирование• Параллелизм– управлять одновременно многим• Интеграция с управляемой системой• Критичность для управляемой системы••••••– высокая цена ошибкиУстойчивость к сбоямОграниченное участие оператораПредсказуемое поведение«Экстремальные» условия работыОграничения по ресурсамКоординация между ИУС взаимодействующихобъектов11Работа в реальном времени• Реагирующая система (reactive system) –ВС, функционирующая в постоянномвзаимодействии с внешней средой иотвечающая на внешние воздействия втемпе, определяемом внешней средой• Реакция на каждое воздействие должнаукладываться в директивный срок12Градации требованийреального времени• Жёсткое (hard) РВ: нарушениеДС приводит к фатальнымпоследствиям для управляемойсистемы (управление полётом)• Промежуточный вариант (firm):нарушение ДС приводит кбесполезности результата, безфатальных последствий• Мягкое (soft) РВ: нарушение ДСприводит к постепенномуснижению ценности результата(автомобильный навигатор)13Распространённыезаблуждения• Работа в реальном времени = быстрая работа– своевременность важнее быстродействия– предсказуемость и надёжность важнее быстродействия• Рост производительности процессоров решит все проблемы среальным временем– современные высокопроизводительные процессоры быстры в«среднем» случае, а для РВ критичен наихудший случай– тонкая технология производства => ненадёжность вэкстремальных условиях– источники быстродействия современных процессоров слишкомнепредсказуемы• Бессмысленно говорить о работе в реальном времени, еслиаппаратура может дать сбой– постепенная деградация функциональности– реконфигурируемость, «сбойные» режимы• Разработка систем реального времени – чистая инженерия,здесь нет науки– вот и посмотрим…14Примеры ИУС РВ15Примеры ИУС РВ16Примеры ИУС РВ17Промышленная ИУС18Эволюция ИУС• Полностью аналоговая система• Центральный вычислитель +аналоговые устройства• Федеративная архитектура– медленные каналы связи (< 1 Мбит/с)– специализированные вычислители– локальная обработка данных• Интегрированная модульная архитектура– «облако» вычислительных модулей– быстрые каналы связи– виртуализация сетевых и вычислительных ресурсов19Неоднородность ИУС• Каналы: точка-точка, шина, коммутатор;12 kbps, 1 Mbps, 1 Gbps• Устройства: датчики, индикаторы,вычислители, органы управления,исполнительные устройства• Данные: аналоговые, цифровые; числовыемассивы, видеопотокиПроблема унаследованных устройств20ИСТРЕБИТЕЛЬ 5 ПОКОЛЕНИЯУнаследованная архитектура(4 поколение)БЦВМ №1БЦВМ №2ИндикаторРЛСБКСОптические каналы точка-точка (4+)БЦВМ №1БЦВМ №2ИндикаторРЛСБКСОптическая магистраль данных (4+)БЦВМ №1БЦВМ №2ИндикаторРЛСБКСИнтегрированная модульнаяавионика (5 поколение)ВычисленияВычисленияВычисленияВычисленияВычисленияКоммутаторВычисленияКоммуникацииКоммуникацииГрафикаГрафикаРост сложности ПО• Управляющее ПО телевизора• Экспоненциальный рост• ПО ИУС РВ – те же темпы,критичность выше26ПО БЦВМ Т-5027Информационное сопряжениевычислительных задач• Интерфейс задачи:– входные и выходные параметры• Обмен между задачами в одномблоке– синхронные зависимости по данным• Обмен по каналам передачи данных– сообщения– расписание обмена28Функционирование ИУС вреальном времени29Жизненный цикл ПО ИУСИнформационноесопряжение– тестирование на каждомуровнеТестирование,интеграция,отработка30Инструментальные средства•••••••••разработка требованийуправление версиямиотслеживание проблем и измененийподдержка сопряжения подсистем ПОпроектирование индикационных форматовпроектирование алгоритмовпостроение расписанийконфигурирование сред обмена даннымиверификация и тестирование ПО ИУС31Цепочка средствразработки бортового ПО• Сквозная поддержка ЖЦ, включаяактивности на всех фазах• Сопряжение «вход-выход» собеспечением совместимостиформатов данных• Особое внимание на переходы междуфазами– требуется фиксация выходныхартефактов32ЛогикаDOORSСАПРИФSCADEСТИDOORSExcelОписание КТDOORSExcelSCADEПланировщикзадачОППОDOORSПроектированиесистемы ИУСРазработкатребованийСредствастендаБДПИВСозданиедизайна ПОBugzillaClearCaseСТПОСАПРИнтерфейсExcelКодированиеППИИсходныйкодГенераторМКИОГенераторСАПР ИФSCADEKCGТестовыепроцедурыСредство верификации кодаСредствастендаOfficeЦепочкасредствразработкибортовогоПОПИВИсполняемыйобъектный кодРедакторсвязейbt23d-ldОтладчикbtc-gdbАнализаторМКИО/ДПК/FCТрассировщикПрограммазагрузкиверсий ПОКомпиляторbt23d-gccОтчет о КТИтоговыедокументына версиюИнтеграцияDOORSСредствастендаВерификацияВыпуск версииТестирование ИУСКажется,что-топошло нетак…34Тестирование ИУСБлок КБОМатематические задачи• Выбор оптимальной конфигурации ИУС РВ– требования реального времени– требования надёжности– ограничения по ресурсам• Построение расписания вычислений• Построение расписания обмена данными• Конфигурирование коммутируемой средыобмена данными• Верификация работы ИУС РВ (доказательная)– функциональная– временная• Генерация тестовых покрытий36Далее…• Планирование выполнения задач в ИУС РВ• Доказательство выполненноститребований РВ к выполнению задач• Оценка наихудшего времени выполненияпрограмм• Конфигурирование сред информационногообмена, доказательство выполненноститребований РВ к обмену37Спасибо за внимание!38.

Свежие статьи
Популярно сейчас