И. Соммервилл - Инженерия программного обеспечения (1133538), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Если обрабатываются большие объемы данных, сбор данных может выполнятся быстрее, чем их абра. 280 '1асть П1. Проектирование ботка. Если же выполняются только простые вычислеиия, быстрее происходит обработка данных, а пс их сбор. Чтобы сгладить разницу в скоростях сбора и обработки данных, в большинстве подобных систем для хранения входных данных используется кольцевой буфер.
Процессы, создающие данные (процессы-производители), поставляют информ;щию в буфер. Процессы, обрабатывающие данные (процессы потребители), берут данные иэ буфера (рис. 13 9). Рнс. /3. и Кааьцвввй бу)вср в сипаеме сборн денник Очевидно, необходимо предотвратить одновременный доступ процессапроиэводитслл и процесса-потребителя к одним и тем же элементам буфере Кроме того, система должна отслеживать, чтобы процесс-производитель ив добавлял данные в полный буфер, а процесс-потребитель ис забирал данные иэ пустого буфера.
В листинге 13.2 показана возможная реализация буфера данных как объекта)ать Значения в буфере имеют тип Вепвоггсесоп) (запись даииых датчика). Определсиы два метода- йе( и рцй метод йе( берет влемеиты из буфера, метод р(й добавляет элемент в буфер. При объявлении типа Сйсц)а(Ви((ег (кольцевой буфер) программный конструктор задает размер буфера. Листинг 13.2. Реализация кольцевого буфера с1азз С(гсп1агвпггег 1пг Ьисз1гес Зепзогкесогс) [) зсогес 1пг пшвЬегОЙЕпШез = О; 1пг ггопс = О, Ьасн = О; Стгсп1агзпггег (Епс п) ( Ьпгзхге пг згоге = пеи Яепзогкесогс) (Ьпгз1ге) )//С(гси1агВиггег зупспгоп1гес) чоЫ рпг (Зепзогйесогс) гес) СЬгоиз 1псеггиргеОЕхсергзоп ( 1г(пшаЬегОгЕпсг1ез == Ьи1зхге) иа1с() г згоге (Ьаск) = пеи Зепвогдесогс( (тес.зепзог1б,тес.зепзогва1)г Ьаск = Ьаск + 1г 1г(ЬасН = Ьпгз(ге) Ьаск = О; пшвЬегогЕпгг1ез пшаЬегОЙЕпггтез + 1г пог1гу()' )//рпс 13. Проектирование систем реального времени 281 зупснгопааеб Еепзогйесогг) дес(] СЬгоиз 1пгеггирсебЕхсерсаоп ( Зепзогйесогг( гези1С = пеи Бепзогйесогб(-1,-1)г 1г(ппиЬегОгппггтез О) маак () г гезп1С зсоге (ггопс)г Лгопс Лгопс + 1т 1г(ггопс — Ьигз1ге) ггопг = От ппааэегогцпсг1ез пшпЬегОгЕпсг1ез - 1г пос1гу() г гегигп гези1с) )// пес )//О1гсп1агппггег Модификатор зупсйгопггеб, связанный с методами пе( и рц(, указывает на то, что данные методы не должны выполняться параллельно.
При вызове одного иэ этих методов система реального времени блокирует экземпляр объектж чтобы в это же время не произошел вызов другого метода и соответственно не производились манипуляции на том же участке буфера. Вызовы методов нщй и побту иэ методов де( и рнт гарантируют, что входные данные нельзя положить в полный буфер или взять иэ пустого буфера. Метод эгей вызывает поток и приос.
танавливаегся, пока другой поток с помощью метода побту не отправит ему сообщение о сня- тии ожидания. При вызове метода нгвй блокировка на защищенные данные объекта снимает. ся. Метод побту возобновляет выполнение одного из ожидающих потоков. -аУ"" ,-:;.;.: "=::-;:.=-'-: -':"' .
-::-::- '--"'-': . "=:,.-: . ," КЛЮЧЕВЫЕ ПОНЯТИЯ „:,;;.;:::-';:;:;.,::='..",''к", гты„';,'.'1",.',;;.,',,-:.,~:;т.-;:;:: ~-.;-""ьэ. „.„ ;„':"адэтСйСтвйарааяй)ЮГО ВрЕМЕйн-,"ЭтО ПрарВММйа Снотвйа",Ютюрая дОШНа рвэтнрОВэтЬ йа СОбЫтйя !"--~": вг)еайьгй)м.масапабе ерэыени. бе;корректное фунщионирова~йе'ависнт не толуко.от пол)нез- я .„дых результатов,'но и'от времени, а'течейие которого ойй получены. ° АХ)бщзя модель архитектуры систем ремьного времени состоит йз процессов; связанных с еждым .=„=.классом сенсоров:(датчююв) и с" юждым'-испеннтеи)ный)йеиййзмоы",",Могут тжже присутство- ф р' патьдрупю корда)й)и()ую(цие про~ассы,":,;„'-,'„-„:: .' ';/ьйр',,',:,„"...э'„')',-,:..",-,, ', шеф ',Дрюпщтура сйстеьн~*реайьюп)'вреыени обте)ю орпщив гхма юз~мюжаствблжкимодействующих.. Э,$„';,х(ежду собой'пе))аюннвщилроцессоя,,;.,.„,',.: .::.",:~~~~.,'!~.","',,'.„",'.:,",",."."',,',".:-',.',,",„'.:,„'.,",', ;::: эчс).!--упрщцейющя".'йрщрйщ систинг реекыгюгй щммейи ущзмюмев щз)щг(ассами'.
и июаратйыци ресур-. - ";" (ими, Обяипа)в(йгм)юмденентом'УпРзвпнющей пдогРамг)й щанется вюнировщии, юторый зэпусюэ- -;;з )ат прощюсйнайпоянейиев заданное'врозь'Пвнййрси))увз)йитывает пр(й)рйтеты'пр(щессов "э -.,". Сигстемй:наблюэдеййя'и управления периодическй ойрашиаеют группу'сенсоров, собираощих ин- ,фОРМаЦйЮ'ЩЗгОКРУХЮНИЯ СИСТЕМЫ.
ПОСРЕДСТВОМ' КОМапй' И 'ИСПОЛПнтЕЛЬНЫХ'МЕХаНИЗМОВ Снотвыа ., т;.' реиирует,'на'дайные, полученные от сенсоров;,":.„;,,',:;(чт.:;,„„:.'„,,;;-; ' „,, (, ';:: системы'.сборй"'ейных обычно организуются..вмвтветстйии. с моделью ."проиэподнтель- й';, ":потребитель", Процесс-производитель помещает.
данные ц кольцевой буфер, где они нспользуют- , ';ЪО ся, процессом-')ютребителем., Чтобы исключйть' конфлйкты"мцжду процесэом.произнодителем и ' , „, „1)роцьссом-(нэ)тппбнтелем, буфер обычю пеыализуется кз)эпчрю)(ючс,..., .ь,л:.,:гй „, „; Упражнения 13.1. Почему системы реального времени обычно реализованы как множество параллельных процессаИ Проиллюстрируйте свой ответ примерами. 13.2.
Объясните, почему объектно.ориентированные методы разработки ПО не всегда подходят к системам реального времени. 282 тйаств П1. Проектирование 13.3. Нарисуйте диаграммы состояний управляющего ПО для следующих систем. ° Автоматическая стиральная машина с разными программами для разных типов белья. ° Программное обеспечение для проигрывателя компакт-дисков. ° Телефонный автоответчик, который записывает входящие сообщения и отображает количество полученных сообщений на жидкокристаллическом эцзане.
Система должна определить телефон звонившего, вывести на экран последовательность чисел (идентифицированных как тоновый набор) и хранить записанные сообщеншг, которые затем можно прослушать. ° Автомат ло выдаче напитков, который может налить кофе с молоком и сахаром или без них, Пользователь бросает монету и с помощью нажатия кнопок на автомате выбирает нужный режим. Автомат вьщает чашку с растворимым кофе. Пользователь затем ставит чашку под кран, нажимает другую кнопку и автомат наливает в чашку горячую воду.
13.4. Используя методы проектирования систем реального времени спроектируйте заново систему сбора данных от метеостанций, рассмотренную в главе 12, в виде системы 'стимул-ответ'. 13.5. Спроектируйте архитектуру процессов для системы наблюдения, собирающей данные с группы датчиков, измеряющих состав воздуха н расположенных вокруг города. В системе 5000 датчиков, организованных в группы по 1ОО штук.
Каждый датчик должен проверяться 4 раза в СЕкунду. Если более 3096 датчиков в группе азфиксируют, что качество воздуха ниже допустимого уровня, активизируется предупреждающий световой сигнал. Все датчики передают собранные данные центральному компьютеру, который каждые 15 мин генерирует отчет о составе воздуха в городе. 13.6. Обсудите сильные и слабые стороны дача как языка программирования для реализации систем реального времени, 13.7. Система безопасности поезда автоматически закрывает двери, если скорость поезда превышает предельную для данного участка трассы или если при выходе йа участок пути горит красный свет (т,е. вьезд на участок запрещен). Остальные подзобности перечислены во врезке 13.1. Идентифицируйте входные сигналы, которые должна обрабатывать бортовая система управления поездом, и связанные с ними ответные сигналы.
13.8. Предположите вероятную архитектуру процессов такой системы. 13.9. Если в бортовой системе безопасности поезда при сборе данных с путевых передатчиков используются периодические процессы, какую частоту сбора данных следует запланировать, чтобы система гарантированно получала информацию от передатчиков? Обоснуйте свой ответ. , Врезка 13,1.
Описание системы безопасности поезда, .:. ';,'ж':;,.::::":,';;..:„.м.".;;,," .л",,:"-,,: ".:.$",': ° Система собирает данньи о скорости на ушстке от'путевого пвриеадачйка,'которы() йепрерышю"") передает идентификатор участка и значение скорости на этом учзсткег Этот 'же передпчик пере=.'., дает информацию о статусе сигнала управления на участке трассы. Время передачи всей'Йнфор' ° Чтобы получить данные от,'передатчика, расст(иние между поеэгьм и йеред~тчйком йе )(олино ° Максимальная скорось ивздв 180 км/ч.;.-::~',,''!(,.: ';::; ',*'„:...:, „- -,".;-"..;:,:,',:,~;— .;:- ч ° Датчики на поезде предосташиют информацию о текущей скорости поезда (обйовляемую каждыв .' 250 мс), статус поезда обновляется каждыв100 мс.,;.г ..:-.:.:,:.-:; ..'".:, -.,::.
':... ) ° Если на текущем участке скорость поезда превышает предельную более чем на 5 км/ч, в кабине машиниста раздается предупреждающий сипая. При превышении предельной скорости более чем на 1О км/ч начинается автоматическое торможение еюэда, которое продолжается до.тех пор, пока скорость поезда не будет равна предельной на данном участке. Торможение поезда должно ) начинаться через 100 мс после регистрации повышенной скорости поезда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
