實時與非實時是對比實驗報告(自動保存的)

1、實時與非實時系統(tǒng)對比實驗報告目錄一實時工具RTX簡介2二安裝RTX插件2三intervalzero rtx64延遲視圖工具3四優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)64.1概念64.2程序?qū)崿F(xiàn)流程64.3實時與非實時系統(tǒng)結(jié)果對比74.4結(jié)論84.5感悟8一 實時工具RTX簡介Windows是通用操作系統(tǒng)，其調(diào)度功能不針對實時應(yīng)用程序。因此，實時開發(fā)人員受到嚴重限制，并且經(jīng)常無法使用Windows操作系統(tǒng)。 IntervalZero的RTX64產(chǎn)品通過向Windows添加實時功能來彌補這一差距。它還提供用于構(gòu)建和執(zhí)行實時程序的工具和實用程序。實時系統(tǒng)有時被分類為硬實時或軟實時系統(tǒng)。硬實時系統(tǒng)是其中響應(yīng)時間確定性要求是絕對的

2、;對于軟實時系統(tǒng)，允許一些小的偏差。 IntervalZero沒有容忍的偏差，這意味著硬實時。通過擴展Windows操作系統(tǒng)，RTX64使需要確定性和高速響應(yīng)時間的應(yīng)用程序組件或模塊與其他非實時應(yīng)用程序組件一起在通用Windows系統(tǒng)上協(xié)同工作。使用RTX64，可以使用單個，低成本的平臺來滿足全方位的實時和嵌入式應(yīng)用需求。二 安裝RTX插件從intervalzero公司的官網(wǎng)即可下載RTX插件，64位系統(tǒng)可選擇intervalzero公司最新推出了64位插件RTX64 3.0版本的插件，安裝好RTX64 3.0 SDK和RTX64 3.0Runtime后需要激活。激活完成后，配置分配運行在wi

3、ndow系統(tǒng)下和RTSS系統(tǒng)下的處理器。打開RTX64 3.0Runtime下的ControlPanel軟件點擊Assign system processors進行分配。分配如圖1所示，可選擇將電腦或者筆記本的處理器分成window處理器和RTSS處理器，本次實驗使用的筆記本有8個處理器，最大可選7個處理器為RTSS處理器。于是可分配處理器如圖1所示，4個window處理器，4個RTSS處理器。重啟電腦，在visual stdio工具中即可建立實時工程如圖2所示。通過編譯運行實時代碼進行實時開發(fā)。圖1圖2三 intervalzero rtx64延遲視圖工具intervalzero RTX64延

4、遲視圖工具如圖3所示，是RTX插件附帶的一個程序， IntervalZero延遲視圖工具顯示W(wǎng)indows和RTX64內(nèi)核之間的延遲比較。 系統(tǒng)定時器響應(yīng)延遲測量為從子系統(tǒng)定時器中斷發(fā)送信號到該信號被中斷服務(wù)線程（IST）中運行的軟件識別的總時間。 如圖4所示，延遲由硬件延遲，（信號被中斷服務(wù)程序（ISR）識別所花費的時間），以及軟件延遲（從ISR到IST中的例程運行所花費的時間）組成 。圖3 intervalzero RTX64延時視圖工具圖4延遲工具以1秒為間隔重復捕獲數(shù)據(jù)，并為每個核心提供該時間段的最大值的圖形顯示。 每個磁芯還顯示累計最小值，最大值和平均值。 可以從運行在Windows

5、內(nèi)核上的32位和/或64位進程查看延遲值，并將其與運行在RTSS內(nèi)核上的64位進程的延遲值進行比較。 可以選擇向選定的內(nèi)核添加視頻和/或磁盤負載，模擬系統(tǒng)活動，以便更準確地顯示繁忙系統(tǒng)上的最大延遲時間如圖5所示選擇加載磁盤負載來達到使系統(tǒng)繁忙情況下采集延遲值的數(shù)據(jù)。圖5圖6是在加載了磁盤負載的情況下，window系統(tǒng)內(nèi)核的每個磁芯還顯示累計最小值，最大值和平均值，圖7在加載了磁盤負載的情況下，RTSS系統(tǒng)內(nèi)核的每個磁芯還顯示累計最小值，最大值和平均值。從顯示的數(shù)據(jù)來看window系統(tǒng)內(nèi)核的平均延遲為52us,53us,49us,49us,RTSS系統(tǒng)內(nèi)核的平均延遲為2us,2us,2us,3u

6、s。RTSS系統(tǒng)響應(yīng)延遲非常小，是window系統(tǒng)下響應(yīng)延遲的1/26。圖6圖7那么實時window和非實時window下相同的程序運行結(jié)果會發(fā)生變化嗎？我們進行了優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)實時與非實時的對比試驗進行觀察。四 優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)4.1 概念有優(yōu)先級為A、B和C三個任務(wù)，優(yōu)先級A>B>C，任務(wù)A，B處于掛起狀態(tài)，等待某一事件發(fā)生，任務(wù)C正在運行，此時任務(wù)C開始使用某一共享資源S。在使用中，任務(wù)A等待事件到來，任務(wù)A轉(zhuǎn)為就緒態(tài)，因為它比任務(wù)C優(yōu)先級高，所以立即執(zhí)行。當任務(wù)A要使用共享資源S時，由于其正在被任務(wù)C使用，因此任務(wù)A被掛起，任務(wù)C開始運行。如果此時任務(wù)B等待事件到來，則任務(wù)B轉(zhuǎn)為就緒

7、態(tài)。由于任務(wù)B優(yōu)先級比任務(wù)C高，因此任務(wù)B開始運行，直到其運行完畢，任務(wù)C才開始運行。直到任務(wù)C釋放共享資源S后，任務(wù)A才得以執(zhí)行。在這種情況下，優(yōu)先級發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，任務(wù)B先于任務(wù)A運行。4.2 程序?qū)崿F(xiàn)流程按照概念選擇使用臨界區(qū)建立線程1和線程3的共享資源，程序流程圖如圖8所示。首先建立三個線程1,2,3，并使3個線程掛起，為線程分配優(yōu)先級。按照概念令線程1優(yōu)先級最高，其次線程2，線程3優(yōu)先級最低。初始化臨界區(qū)，激活線程3，線程3處于運行狀態(tài)執(zhí)行占用臨界區(qū)資源的指令。激活線程1，激活線程2，三個線程執(zhí)行完后釋放。圖84.3 實時與非實時系統(tǒng)結(jié)果對比在window和RTSSwindow系統(tǒng)上實現(xiàn)

8、上述程序邏輯后。分別統(tǒng)計10次結(jié)果，window系統(tǒng)執(zhí)行效果如圖9所示，RTSSwindow如圖10所示。Window系統(tǒng)下，程序執(zhí)行不一定發(fā)生優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)，而RTSSwindow系統(tǒng)下，程序均發(fā)生優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)。圖9圖104.4 結(jié)論出現(xiàn)線程2先于線程1執(zhí)行結(jié)果的情況即可認為優(yōu)先級發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在本次實驗window系統(tǒng)和RTSSwindow系統(tǒng)下模擬現(xiàn)實生活任務(wù)執(zhí)行過程中出現(xiàn)的優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)的情況，發(fā)現(xiàn)實時和非實時系統(tǒng)下執(zhí)行效果具有如下差異：Ø 非實時情況下： 優(yōu)先級不一定按照程序的邏輯效果進行翻轉(zhuǎn)Ø 實時情況下： 優(yōu)先級在觀測下均發(fā)生發(fā)展，嚴格按照程序邏輯進行執(zhí)行經(jīng)思考，兩者的差異來自于實時與非實時內(nèi)核的延遲時間不同。實時系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)方面表現(xiàn)效果優(yōu)于非實時系統(tǒng)?！咀ⅰ浚荷洗握n堂上演示時，我說出現(xiàn)奇怪的結(jié)果，其實那種奇怪的結(jié)果是剛剛好線程3執(zhí)行完線程2執(zhí)行緊接著線程1出現(xiàn)的情況，這個也屬于優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)的情況，線程2先于線程1執(zhí)行，并不是什么奇怪的結(jié)果。4.5 感悟 通過自己動手查資料，不斷地思考，不斷地發(fā)現(xiàn)問題，再不斷地思考，最終學習到了很多之前沒能深入思考的知識點