實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)是對比實(shí)驗(yàn)報(bào)告(自動保存的)

1、實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)對比實(shí)驗(yàn)報(bào)告目錄一實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)結(jié)果對比74.4結(jié)論84.5感悟8一 實(shí)時(shí)工具RTX簡介Windows是通用操作系統(tǒng)，其調(diào)度功能不針對實(shí)時(shí)應(yīng)用程序。因此，實(shí)時(shí)開發(fā)人員受到嚴(yán)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(shí)時(shí)功能來彌補(bǔ)這一差距。它還提供用于構(gòu)建和執(zhí)行實(shí)時(shí)程序的工具和實(shí)用程序。實(shí)時(shí)系統(tǒng)有時(shí)被分類為硬實(shí)時(shí)或軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)是其中響應(yīng)時(shí)間確定性要求是絕對的

2、;對于軟實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)。通過擴(kuò)展Windows操作系統(tǒng)，RTX64使需要確定性和高速響應(yīng)時(shí)間的應(yīng)用程序組件或模塊與其他非實(shí)時(shí)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(gè)，低成本的平臺來滿足全方位的實(shí)時(shí)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(yùn)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(diǎn)擊Assign system processors進(jìn)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(shí)驗(yàn)使用的筆記本有8個(gè)處理器，最大可選7個(gè)處理器為RTSS處理器。于是可分配處理器如圖1所示，4個(gè)window處理器，4個(gè)RTSS處理器。重啟電腦，在visual stdio工具中即可建立實(shí)時(shí)工程如圖2所示。通過編譯運(yùn)行實(shí)時(shí)代碼進(jìn)行實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)器響應(yīng)延遲測量為從子系統(tǒng)定時(shí)器中斷發(fā)送信號到該信號被中斷服務(wù)線程（IST）中運(yùn)行的軟件識別的總時(shí)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(fèi)的時(shí)間），以及軟件延遲（從ISR到IST中的例程運(yùn)行所花費(fèi)的時(shí)間）組成 。圖3 intervalzero RTX64延時(shí)視圖工具圖4延遲工具以1秒為間隔重復(fù)捕獲數(shù)據(jù)，并為每個(gè)核心提供該時(shí)間段的最大值的圖形顯示。 每個(gè)磁芯還顯示累計(jì)最小值，最大值和平均值。 可以從運(yùn)行在Windows

5、內(nèi)核上的32位和/或64位進(jìn)程查看延遲值，并將其與運(yùn)行在RTSS內(nèi)核上的64位進(jìn)程的延遲值進(jìn)行比較。 可以選擇向選定的內(nèi)核添加視頻和/或磁盤負(fù)載，模擬系統(tǒng)活動，以便更準(zhǔn)確地顯示繁忙系統(tǒng)上的最大延遲時(shí)間如圖5所示選擇加載磁盤負(fù)載來達(dá)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(fù)載的情況下，window系統(tǒng)內(nèi)核的每個(gè)磁芯還顯示累計(jì)最小值，最大值和平均值，圖7在加載了磁盤負(fù)載的情況下，RTSS系統(tǒng)內(nèi)核的每個(gè)磁芯還顯示累計(jì)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(shí)時(shí)window和非實(shí)時(shí)window下相同的程序運(yùn)行結(jié)果會發(fā)生變化嗎？我們進(jìn)行了優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)的對比試驗(yàn)進(jìn)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(gè)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(yùn)行，此時(shí)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?yàn)樗热蝿?wù)C優(yōu)先級高，所以立即執(zhí)行。當(dāng)任務(wù)A要使用共享資源S時(shí)，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(yùn)行。如果此時(shí)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(yùn)行，直到其運(yùn)行完畢，任務(wù)C才開始運(yùn)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(yùn)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(gè)線程1,2,3，并使3個(gè)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(yùn)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(gè)線程執(zhí)行完后釋放。圖84.3 實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)結(jié)果對比在window和RTSSwindow系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)

8、上述程序邏輯后。分別統(tǒng)計(jì)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(rèn)為優(yōu)先級發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在本次實(shí)驗(yàn)window系統(tǒng)和RTSSwindow系統(tǒng)下模擬現(xiàn)實(shí)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(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)系統(tǒng)下執(zhí)行效果具有如下差異：Ø 非實(shí)時(shí)情況下： 優(yōu)先級不一定按照程序的邏輯效果進(jìn)行翻轉(zhuǎn)Ø 實(shí)時(shí)情況下： 優(yōu)先級在觀測下均發(fā)生發(fā)展，嚴(yán)格按照程序邏輯進(jìn)行執(zhí)行經(jīng)思考，兩者的差異來自于實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)內(nèi)核的延遲時(shí)間不同。實(shí)時(shí)系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)方面表現(xiàn)效果優(yōu)于非實(shí)時(shí)系統(tǒng)?！咀ⅰ浚荷洗握n堂上演示時(shí)，我說出現(xiàn)奇怪的結(jié)果，其實(shí)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(gè)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(xué)習(xí)到了很多之前沒能深入思考的知識點(diǎn)