Рабочая учебная программа по дисциплине «Системы реального времени» Направление №230100 «Информатика и вычислительная техника»
| Вид материала | Рабочая учебная программа |
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Базы данных» Направление №230100 «Информатика, 115.03kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине вычислительная математика специальность: 230100, 133.73kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Информатика» Направление №230100 «Информатика, 91.73kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Программирование на языке высокого уровня», 119.59kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Математическая логика и теория алгоритмов», 69.99kb.
- Рабочая программа по курсу «Высокопроизводительные вычислительные системы» по направлению, 95.97kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины днн. 02 Современные научные проблемы автоматизированных, 221.23kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины Моделирование рассуждений (наименование дисциплины), 166.66kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Теория принятия решений» Направление №230100, 82.23kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Современные интегрированные среды» Направление, 52.27kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МАТИ» - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО
Кафедра «Проектирование вычислительных комплексов»
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Системы реального времени»
Направление № 230100 «Информатика и вычислительная техника»
Шифр учебного плана: 230100.03пвк
Факультет № 6
Выпускающая кафедра: Проектирование вычислительных комплексов
Форма обучения: очная
Количество часов по дисциплине: 108
Цикл дисциплин: С
Распределение времени студента по видам учебных занятий
(часы аудиторных занятий/самостоятельная работа)
| Семестр | 7 | |
| По учебному плану (АР/СР) | 48/60 | |
| Лекции (АР/СР) | 32/20 | |
| Лабораторные работы (АР/СР) | 16/10 | |
| Практические занятия (АР/СР) | - | |
| Курсовая работа (0/СР) | кр/30 | |
| Форма контроля | зачет | |
Москва 2006 г.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Цель преподавания дисциплины
Цель курса - дать студентам полное представление о системах реального времени и о задачах, для которых необходимо либо создавать, либо адаптировать существующие операционные системы реального времени. Основная задача системы реального времени - получение правильных результатов для поддержки принятия решения за время соизмеримое с процессами, определяющими функционирование и управление реальной, большой системой. Следующим важным аспектом системы реального времени является ее стопроцентная бесперебойная работа, и здесь описываются технические и программные средства, обеспечивающие восстановление работоспособности системы после сбоя.
Любая система реального времени может быть представлена тремя основными подсистемами: управляемой, управляющей и подсистемой оператора. Управляемая подсистема диктует требования в реальном масштабе времени, управляющая подсистема управляет вычислениями и связью с оборудованием управляемой системы, подсистема оператора контролирует полную деятельность системы. Управляющая система может быть построена из большого количества процессоров, сосредоточенных в одном месте или распределенных на некоторой территории. Эти процессоры управляют местными ресурсами (памятью, периферийными устройствами ввода/вывода), обеспечивают межпроцессорные связи, и обмен информации в распределенных системах реального времени. Эти процессоры и ресурсы управляются системным программным обеспечением - операционной системой реального времени.
- Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
-технические средства и аппаратная среда систем обработки данных в масштабе реального времени;
- операционные системы реального времени;
- основные характеристики и особенности систем реального времени;
- основные принципы построения и функционирования локальных и распределенных систем управления в масштабе реального времени;
- методы и средства обработки событий, управления временем, планирования процессов вычисления, диспетчеризации задач;
- механизмы синхронизации и взаимодействия процессов;
- современные промышленные системы реального времени.
В результате изучения дисциплины студент должен уметь:
- выбирать программно-технические комплексы для реализации задач в масштабе реального времени;
- рассчитывать время ответа вычислительной системы;
- назначать приоритеты решаемым задачам;
- разрабатывать алгоритмы сбора и обработки данных в масштабе реального времени;
- обоснованно выбирать операционную систему реального времени
- Перечень тем и разделов предшествующих дисциплин, освоение которых необходимо для изучения данной дисциплины
Студентами приступающим к изучению курса необходимо изучить курсы Дискретной математики, Основы теории массового обслуживания, Архитектуры ЭВМ, знать архитектуру и систему команд компьютера, уметь программировать на языке Ассемблера.
- СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
- Наименования разделов и тем, объем в часах лекционных занятий.
7 семестр (32 часа)
| № | Тема и содержание | Кол-во часов |
| | Типы систем обработки данных и управления, их характеристики и параметры. Способы построения систем обработки данных (СОД). СОД информационного и управляющего типов. Связи между объектом управления (ОУ) и системой управления (СУ).Подсистема идентификации состояния ОУ, подсистема выработки управляющих воздействий, подсистема реализации управляющих воздействий. Автоматизированные и автоматические СУ. Параметры ОУ, существенные для СУ: число регулируемых и контролируемых параметров, сложность алгоритмов управления, скорость изменения состояния ОУ. Понятие масштаба реального времени. Понятие жесткого и мягкого времени. Характеристика СОД: производительность, время ответа. Режимы обработки данных. | 8 |
| | Реализация систем обработки данных Информационный обмен в СОД управляющего типа. Структура комплекса технических средств. Состав комплекса технических средств: средства измерения информации, средства переработки информации, средства отображения информации, средства управления, средства связи. Способы соединения устройств в вычислительном комплексе. Структура многомашинных и многопроцессорных вычислительных комплексов. Организация связи СУ с ОУ. | 6 |
| | Расчет характеристик функционирования вычислительной системы. Особенности систем реального времени (СРВ). Математическая модель вычислительного комплекса СРВ в виде сети систем массового обслуживания. Расчет загрузки ресурсов и времени ответа вычислительной системы. Расчет характеристик системы обслуживания с приоритетами ( абсолютными, относительными, смешанными). | 8 |
| | Программные средства систем реального времени. Состав программных средств СОД. Программы организации и контроля вычислительного процесса. Операционные системы систем реального времени (ОСРВ). Отличия ОСРВ от ОС общего назначения. Основные свойства ОСРВ. Время реакции системы. Время переключения контекста. Механизмы реального времени: средства управления времени; средства синхронизации процессов и передачи данных между ними, средства для работы с разделяемой памятью. Механизм межзадачного взаимодействия с помощью семафоров. Системы приоритетов и алгоритмы диспетчеризации. | 4 |
| | Операционные системы реального времени. Операционная система реального времени QNX. Конфигурация ОС QNX. Связь между процессами в ОС QNX: с помощью сообщений; использование формы не блокирующего сообщения (прокси); посредством сигналов. Диспетчеризация процессов в QNX; метод FIFO, метод карусельной диспетчеризации; метод адаптивной диспетчеризации. | 6 |
- Лабораторные занятия, их содержание и объем в часах
7 семестр (16 часов)
| № | Тема и содержание | Кол-во часов |
| | Лабораторная работа по установке системы реального времени | 2 |
| | Лабораторная работа по изменению конфигурации системы | 2 |
| | Лабораторная работа по мониторингу процессов | 2 |
| | Лабораторная работа по восстановлению системы | 2 |
| | Лабораторная работа по моделированию работы системы реального времени | 2 |
| | Лабораторная работа по защите системы от сбоев | 2 |
| | Лабораторная работа по внесению изменений в систему реального времени | 2 |
| | Лабораторная работа по установке новых драйверов в системе | 2 |
- Курсовая работа, цель, содержание и объем
- Цель: Освоение архитектуры компьютера на примере IBM PC и его возможностей, обеспечивающих работу операционной системы.
- Содержание: Курсовая работа предлагается на предмет проектирования или установка операционной системы реального времени.
Темы:
- Обработка исключений в защищенном режиме.
- Работа с видеопамятью в защищенном режиме
- Страничная организация памяти.
- Мультизадачность в защищенном режиме.
Объем времени на выполнение работы 30 часов
Объем отчета до10 страниц печатного текста шрифт 12
или электронный вариант.
-
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
7семестр
- Проработка конспекта лекций и изучение дополнительной литературы по основным темам лекций (20 часов).
- Подготовка к лабораторным занятиям (10 часов)
-
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
- Обязательная литература
- Стивенс У. UNIX: взаимодействие процессов. С-Пб., Питер, 2002
- Кондукова Е., Операционные системы реального времени QNX Neutrino.3 Системная архитектура., БХВ-Петербург. 2005
4.2 Рекомендуемая литература
- Немеет Э., Снайдер Г., Сибас С., Хейн Т. UNIX: руководство системного администратора. С-Пб., Питер, 2003
- Жданов А.А. Операционные системы реального времени. М. , "PCWeek", N 8, 1999
- Ларионов А.М. и др. Вычислительные комплексы, системы и сети, 1987
- Хетагуров Я.А., Древс Ю.Т. Проектирование информационно-вычислительных комплексов, 1987
- Перечень технических средств обучения по данной дисциплине
- ПК не менее Pentium 4-\2.4G\256Mb\40Gb;