ISBN 978-5-93208-199-0 Изложены принципы построения аппаратуры, особенности операционных систем, программирование, отладка и испытания, а также вопросы эксплуатации систем управления физическими объектами. <...> При рассмотрении операционных систем внимание обращено на элементы, имеющие особое значение для систем реального времени: диспетчеризацию и синхронизацию задач, организацию прерываний и счет времени. <...> При этом собственно скорость реакции системы важна только как относительная скорость по отношению к скорости протекания внешних процессов, за которыми система реального времени (СРВ) должна следить или которыми должна управлять. <...> Человек может вмешиваться в управление, воздействуя на исполнительные средства и на средства переработки информации с помощью управляющих средств. <...> Оно включает в себя операционную систему, программы решения функциональных задач и программы контроля и обеспечения устойчивости вычислительного процесса. <...> Программы решения функциональных задач выполняют основное целевое назначение системы — управление объектом. <...> 2 Г Л А В А ЭЛЕМЕНТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА 2.1. <...> СТРУКТУРА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА Формирование сигнала и преобразование его в данные — основная функция измерительного канала. <...> Характерная особенность АСУ РВ — многообразие типов сигналов на входах измерительных каналов. <...> После фильтрации унифицированные непрерывные величины поступают на вход преобразователя «непрерывная величина — код» (ПНК), функциональное назначение которого ясно из названия. <...> Элементы измерительного канала вещества — по 5%, электрические и магнитные величины — менее 5%. <...> Измерительные преобразователи формируют на выходе естественные выходные сигналы. <...> Измерительные преобразователи можно классифицировать: по виду измеряемой физической величины: различают ИП линейных и угловых перемещений, давления, температуры, концентрации вещества и т. д.; по виду используемой энергии: электрические <...>
Технические_и_программные_средства_систем_реального_времени.pdf
УДК 004.3
ББК 32.973-02
Д73
С е р и я о с н о в а н а в 2009 г.
Древс Ю. Г.
Д73
Технические и программные средства систем реального
времени : учебник / Ю. Г. Древс.—3-е изд.,
электрон.—М. : Лаборатория знаний, 2020.—337 с.—
(Учебник для высшей школы).—Систем. требования:
Adobe Reader XI ; экран 10".—Загл. с титул. экрана.—
Текст : электронный.
ISBN 978-5-00101-917-6
Изложены принципы построения аппаратуры, особенности
операционных систем, программирование, отладка и испытания,
а также вопросы эксплуатации систем управления
физическими объектами. При рассмотрении операционных
систем внимание обращено на элементы, имеющие особое
значение для систем реального времени: диспетчеризацию
и синхронизацию задач, организацию прерываний и счет
времени. Кратко рассмотрено программирование задач управления
реального времени. Приводятся сведения по методике
отладки и характеристикам эксплуатации подобных систем.
Для подготовки бакалавров по информатике и вычислительной
технике, будет полезен магистрам, а также
специалистам по автоматизированным системам управления
и обработке информации.
УДК 004.3
ББК 32.973-02
Деривативное издание на основе печатного аналога: Технические
и программные средства систем реального времени :
учебник / Ю. Г. Древс.—М. : БИНОМ. Лаборатория знаний,
2015.—334 с. : ил.—(Учебник для высшей школы).—
ISBN 978-5-9963-1724-0.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении
ограничений, установленных техническими средствами защиты
авторских прав, правообладатель вправе требовать от
нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации
ISBN 978-5-00101-917-6
○c Лаборатория знаний, 2015
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Глава 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1. Управление как процесс принятия
и реализации решений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2. Классификация систем управления. . . . . . . . . . . . 7
1.3. Структура систем реального времени. . . . . . . . . . 11
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . . 14
Глава 2. Элементы измерительного канала. . . . . . . . . . . . .15
2.1. Структура измерительного канала . . . . . . . . . . . . 15
2.2. Датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3. Операционные усилители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4. Аналого-цифровые преобразователи . . . . . . . . . . 44
2.5. Контроль источников информации . . . . . . . . . . . 55
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . . 56
Глава 3. Средства переработки информации . . . . . . . . . . .57
3.1. Типы средств переработки информации. . . . . . . . 57
3.2. Микроконтроллеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3. Многопроцессорные вычислительные системы . . 73
3.4. Схемный (аппаратурный) контроль
средств переработки информации. . . . . . . . . . . . . 83
3.5. Основные характеристики
средств переработки информации. . . . . . . . . . . . . 87
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . . 92
Глава 4. Средства отображения информации
и управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
4.1. Средства отображения информации. . . . . . . . . . . 93
4.2. Средства управления системой . . . . . . . . . . . . . . 108
Стр.333
Оглавление
333
4.3. Пульты управления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.4. Деятельность оператора
в системах управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 125
Глава 5. Исполнительные устройства. . . . . . . . . . . . . . . . .126
5.1. Типы исполнительных устройств . . . . . . . . . . . . 126
5.2. Привод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 137
Глава 6. Источники электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . .138
6.1. Общая организация системы
электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.2. Вторичные источники электроснабжения . . . . . 139
6.3. Защита от возмущений
в системе электроснабжения. . . . . . . . . . . . . . . . 143
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 146
Глава 7. Устройства связи с объектом управления . . . . .147
7.1. Архитектура доступа с процессорами
ввода/вывода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.2. Шинная архитектура доступа. . . . . . . . . . . . . . . 155
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 163
Глава 8. Передача сигналов по линиям связи . . . . . . . . .164
8.1. Физические среды передачи информации . . . . . 164
8.2. Передача непрерывных сигналов . . . . . . . . . . . . 169
8.3. Передача дискретных сигналов . . . . . . . . . . . . . 172
8.4. Модуляция и детектирование . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.5. Принципы многоканальной передачи . . . . . . . . 178
8.6. Локальные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 184
Глава 9. Операционные системы реального времени . . .185
9.1. Основные понятия и определения. . . . . . . . . . . . 185
9.2. Структуры операционных систем. . . . . . . . . . . . 192
9.3. Особенности задач и алгоритмов
систем реального времени . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Стр.334
334
Оглавление
9.4. Планирование и диспетчеризация задач
в однопроцессорных средствах
переработки информации . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
9.5. Распределение ресурсов в многомашинных
и многопроцессорных средствах переработки
информации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
9.6. Синхронизация задач
и взаимодействие программных потоков . . . . . 228
9.7. Принципы организации прерываний . . . . . . . . 237
9.8. Организация счета времени. . . . . . . . . . . . . . . . 242
9.9. Управление памятью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
9.10. Типовая структура операционной системы
реального времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
9.11. Базы данных систем реального времени. . . . . . 262
9.12. Типовая схема распределения
оперативной памяти. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 267
Глава 10. Отладка и испытания систем
реального времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268
10.1. Отладка аппаратуры управляющих систем . . . 268
10.2. Отладка функциональных программ . . . . . . . . 275
10.3. Принципы имитации внешней среды . . . . . . . 286
10.4. Испытания систем управления . . . . . . . . . . . . 289
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 294
Глава 11. Эксплуатация систем реального времени . . . .295
11.1. Характеристика условий эксплуатации. . . . . . 295
11.2. Надежность систем реального времени . . . . . . 301
11.3. Защита информации в системах управления. . 319
11.4. Отбор и обучение операторов. . . . . . . . . . . . . . . 325
Контрольные вопросы и упражнения. . . . . . . . . . . . . 329
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330
Стр.335