Адрес или имя распределителя, ответственного за порядок занятия единиц ресурса процессами. Распределитель процессора обычно называется планировщиком или диспетчером.

Дескриптор может применять для описания массивов данных и команд. В этом случае дескриптор содержит сведения о размере массива данных, его местоположении в адресном пространстве, адресе начала массива, типе данных, режиме защиты данных и некоторые другие параметры данных. В частности, задание в дескрипторе размера массива данных позволяет контролировать выход за границу массива данных при индексации его элементов для ускорения поиска информации. При использовании дескрипторов обращение к информации в памяти производится только через них, т.е. дескрипторы можно рассматривать как дальнейшее развитие способа косвенной адресации.

Распределение ресурсов – важнейшая из функций, которые реализует ОС. Именно особенности выполнения данной функции являются определяющими для классификации ОС по признакам, приведенным на рис.2.

Рис.2 – Классификация операционных систем.

По количеству пользователей однопользовательская операционная система может обслуивать только одного пользователя. Многопользовательская ОС позволяет создавать одноранговую или иерархическую вычисительную сеть с обслуживанием множества пользователей. Далее подробнее рассмотрим классификацию «Тип доступа пользователя к системе».

Пакетная обработка – режим выполнения совокупности задач, при котором все задачи выполняются автоматически, без синхронизации с событиями вне данной системы обработки информации, в частности без связи с лицами, представившими задание для выполнения. ОС с пакетной обработкой предусматривают, что из программ, подлежащих исполнению формируется пакет, который загружается в управляющий комплекс и далее обрабатывается ОС и МПр. В этом случае пользователи непосредственно с ОС в процессе выполнения пакета не взаимодействуют.

Разделение времени – процесс обработки информации, при котором ресурсы системы обработки информации (микропроцессорная система) предоставляются каждому процессу из группы процессов обработки информации на интервалы времени длительность и очередность предоставления которых определяются управляющей программой системы обработки информации с целью обеспечения одновременной работы процессов данной группы в интерактивном режиме.

Интерактивный режим – режим взаимодействия в процессе обработки информации с человеком, выражающийся в разного рода воздействиях на этот процесс, предусмотренных механизмом управления конкретной системы и вызывающих ответную реакцию процесса.

ОС с разделением времени обеспечивают одновременный интерактивный доступ нескольких пользователей через ОС к ресурсам управляющего комплекса. Ресурсы выделяются каждому пользователю «по очереди» на определенное время, согласно установленной дисциплине обслуживания, по приоритету.

Для многопользовательских и многозадачных ОС различают две основные дисциплины обслуживания процессов с точки зрения выделения процессорного времени на ту или иную задачу. Это вытесняющий и согласующий режим многозадачной работы.

При вытесняющем режиме распределением процессорного времени занимается только ОС, в результате чего для выполнения каждой задачи МПр занимается на строго определенный интервал времени с учетом приоритета задачи. Достоинством вытесняющего режима является отсутствие монопольного доступа к МПр для любой программы или задачи. Здесь же возможен запуск программ по предварительно составленному расписанию. Недостатком вытесняющего режима является негибкое и малоэффективное использование ресурсов процессора, например в том случае, если задача требует больше времени на исполнение, чем отведено расписанием.

При согласующем режиме каждая задача, получив управление ресурсами и доступ к МПр, сама определяет, когда МПр следует «отдать» другой задаче. Достоинством согласующего режима является возможность эффективного использования ресурсов процессора в случае перегрузок и критических повреждений, когда процессора должен обслуживать только программы самовосстановления, тестирования, эксплуатации или испытательно-наладочных программ.

Недостатком согласующего режима является возможность монопольного доступа к процессору со стороны одной программы, что влечет за собой остановку выполнения других программ и повышает вероятность перезагрузки/перезапуска в случае, если произошел сбой «многопольной» программы.

Под сетевой операционной системой понимается операционная система, обеспечивающая обработку, хранение и передачу данных в информационно-вычислительной сети. Сетевая ОС определяет взаимосвязанную группу протоколов верхних уровней модели взаимосвязи открытых систем, обеспечивающих основные функции информационно- вычислительной сети: адресацию объектов, функционирование служб, обеспечение безопасности данных, управление сетью.

В средствах связи, в связи с чрезвычайно жесткими требованиями к гарантированному времени обработки данных, применяются операционные системы реального времени (ОС РВ). Поэтому в дальнейшем рассмотрим ОС РВ более подробно.

Лекции 6-7. Операционные системы реального времени. Применение ОС РВ в системе управления сетями связи.

1 Операционные системы реального времени.

Режим реального времени (real time processing) – режим обработки информации, при котором обеспечивается взаимодействие системы обработки информации (микропроцессорной системы) с внешними по отношению к ней процессами в темпе, соизмеримом со скоростью протекания этих процессов (см. ГОСТ 15971-90). В системах реального времени существенную роль играет время генерации выходного сигнала. Здесь сигнал на входе соответствует каким-то измерениям на управляемом объекте (физическом процессе). Выходной сигнал должен быть связан с этими изменениями. Поэтому временная задержка от получения входного сигнала до выдачи выходного сигнала должна быть небольшой, чтобы обеспечить приемлемое время реакции, например миллисекунды.

Программное обеспечение считается работающим в реальном времени, если его быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов в системах связи. Например, быстродействие ОС РВ системы коммутации должно быть таково, чтобы в ЧНН обеспечивать время установления межстанционного соединения 3 … 5 секунд при использовании системы сигнализации ОКС№7.

Операционная система реального времени обеспечивают гарантированное, заранее установленное время отклика ОС на внешние события. Таким образом, правильность функционирования системы реального времени зависит не только от логической корректности вычислений, предсказуемости поведения, но и от времени, за которое вычисления физически производятся. Предсказуемость поведения означает, что ОС РВ являются детерминированными системами, каждое действие которых в ответ на внешнее или внутреннее событие является строго документированным и доступным пользователю или разработчику.

Следует отметить, что максимальное время отклика программы на внешнее событие или воздействие достигается максимальным использованием машинным кодом особенностей архитектуры и внутренних инструкций процессора.

Типовая ОС РВ должна соответствовать стандартам переносимых интерфейсов операционных систем POSIX (Portable Operating System Interface). Это необходимо, в первую очередь, для выполнения прикладных программ, в том числе для операционной системы UNIX. При реализации ОС РВ должны учитываться следующие стандарты POSIX для стандартизации программных интерфейсов:

§ Стандарт IEEE 1003.1a OS definitions (определения ОС) – определяет основные интерфейсы ОС, управление заданиями, сигналы, функции файловой системы, работа с устройствами пользователей, конвейеры, буферы с дисциплиной обслуживания очереди FIFO.

§ Стандарт IEEE 1003.1b Realtime Extensions (расширения реального времени) описывает сигналы реального времени, диспетчеризация по приоритетам, таймеры, синхронный/асинхронный ввод/вывод, разделяемая память, сообщения.