450-4009/01 – Operační systémy reálného času (OSRČ)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity4
Garant předmětuIng. Zdeněk Slanina, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Zdeněk Slanina, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník1Semestrletní
Odkaz na webJazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
SLA77 Ing. Zdeněk Slanina, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit posluchače se základními znalostmi z oblasti operačních systémů reálného času (RTOS). Studenti získají schopnost se dobře orientovat v možnostech operačních systémů RTOS pro různé aplikace zejména pro řízení v reálném čase. Rovněž budou umět správně volit příslušný RT operační systém pro danou aplikaci a také s ním pracovat.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Posluchači se seznámí se základními znalostmi z oblasti operačních systémů reálného času - RTOS. Studenti získají schopnost se dobře orientovat v možnostech operačních systémů reálného času pro různé aplikace reálného času zejména pro řízení. Dále budou rovněž umět správně vybrat RT operační systém pro danou aplikaci a také s ním pracovat. V předmětu budou probrány speciální techniky používané v RT operačních systémech. V závěru budou studenti také seznámeni s RT operačními systémy pro vestavěné systémy. Ve cvičení se základní vlastnosti operačních systémů reálného času budou ověřovat na RT operačním systému QNX pro osobní počítače. Rovněž budou ověřeny také některé další RT operační systémy např. pro vestavěné řídicí systémy. Svou náplní je předmět vhodný i pro posluchače jiných oborů a fakult, pokud se hodlají seznámit s problematikou software reálného času.

Povinná literatura:

Srovnal,V: Operační systémy reálného času. Elektronické učební texty na stránkách FEI VŠB TUO, 2012 Srovnal,V: Operační systémy pro řízení v reálném čase. VŠB Technická univerzita, Ostrava 2003 QNX. Dostupné online na www.qnx.com. FREERTOS. Dostupné online na www.freertos.org. Operační systémy reálného času. Stránky předmětu dostupné online v rámci univerzity na http://rc111.vsb.cz/osr.

Doporučená literatura:

Čada, O.: Operační systémy. Praha, Grada 1994

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

- Průběžná kontrola studia: - Jeden zápočtový test a jednu samostatnou úlohu na počítači, nebo jeden rozsáhlejší samostatný projekt. - Termíny odevzdání samostatných prací elektronickou formou (WEB), případně písemně - v týdnech 9 a 13 nebo u rozsáhlejší práce pouze ve 14. týdnu. - Závěrečný test - písemná část zkoušky: - Teoretická část testu obsahuje 15 otázek, které prověří celkové znalosti studentů z předmětu. - Praktickou část testu student vypracuje přímo na počítači. - Celková doba trvání obou částí testu 120 min. - Hodnocení studia: - Zápočet - student je klasifikován na základě 1 testu, za 0-10 bodů, a 2 samostatných úloh 0-10 a 0-15 bodů nebo samostatného projektu za 0-25 bodů. - Zápočet od 14.týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 10 bodů , max. lze získat 35 bodů - Zkouška - Písemná část - závěrečný test - teoretická část 0-30 bodů, praktická část 0- 25 bodů, celkem 0 - 55 bodů. - Ústní část 0 - 10 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Obsah a forma jednotlivých hodnocených prací: Samostatné práce obsahující dokumentaci k sestavenému řídicímu programu na počítači v laboratoři. Studenti musí předvést běžící řešení úlohy na počítači. Zápočtový test ověří teoretickou připravenost studentů.

Minimální znalostní požadavky

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Základní funkce operačních systémů. Požadavky na reálný čas a použití v řídicích systémech. 2. Rozdělení operačních systémů na RT a non-RT. Základní požadavky na RT operační systém (RTOS). 3. Struktura RT operačních systémů s ohledem na řídicí aplikaci. Porovnání RTOS s non-RTOS systémy. 4. RT procesy a víceúlohové zpracování, vazby na řízení v reálném čase. Plánování RT procesů s ohledem na preempci a porovnání non-RTOS. Zajištění RT metod plánování např. cyklické, prioritní, aj. 5. Synchronizace procesů a událostí v RTOS, zajištění splnění časových podmínek. 6. Komunikace mezi RT procesy, synchronní a asynchronní komunikace. Zasílání zpráv a signálů a zajištění realizace aplikace v reálném čase 7. Způsoby řízení paměti vhodné pro úlohy reálného času. Porovnání s nevhodnými způsoby používanými u non-RTOS. Pevné a dynamické přidělování paměti. Řízení pomocí bitové mapy a spojovacího seznamu, fragmentace a setřásání paměti. 8. Zajištění funkce ovladače periferií v podmínkách RT prostředí. Vztah RT ovladačů a standardní strukturou ovladače. Porovnání hlavních problémů u funkce RTOS ovladače a ovladače v non-RTOS systémech. Rozdělení a funkce ovladače. Obsluha přerušení a komunikace s periferií. 9. Systém řízení souborů, adresáře, porovnání u RTOS a non-RTOS systémů. Mechanizmy ochrany souborů. 10. Standard POSIX pro RTOS. Přehled a rozdělení nejpoužívanějších operačních systémů pro řízení v reálném čase. Obecné: QNX, VxWorks, RT Linux, RTX, aj. Pro vestavěné řídicí systémy: QNX RTP, OSEK, aj. Pro soft RT vestavěné systémy: Micro Linux, Windows CE, Windows XP Embedded aj. Vztah k normě POSIX. 11. Problematika výběru operačního systému pro řídicí aplikaci. 12. Perspektivy rozvoje operačních systémů pro práci v reálném čase. Projekty: Každý student dostane v průběhu semestru zadané 2 samostatné práce nebo jeden semestrální projekt, které zpracuje s využitím výpočetní techniky. Laboratoře: 1. Praktické seznámení s architekturou operačního systému QNX. 2. Praktické seznámení s architekturou operačního systému QNX. Zadání první individuální práce . 3. Programování RT úloh v RTOS, nastavení a zjištění parametrů u procesů a vláken, a jejich vzájemné vazby. 4. Programování úloh RT komunikace mezi procesy nebo vlákny. 5. Programování RT úloh a zajištění jejich časových limitů při jejich plánování. 6. Řešení úloh pro obsluhu přerušení od RT procesu. 7. Řešení RT úloh se zapojením MMU, řízení paměti. 8. Programování RT úloh s práci se soubory a ochranou dat. Zadání druhé individuální práce. 9. Práce s druhým RTOS např. pro vestavěné systémy. 10. Programování úloh v druhém RTOS. 11. Zápočtová práce s RTOS - zadaná praktická úloha.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35  10
        Zkouška Zkouška 65  41
Rozsah povinné účasti: - odevzdání a obhajoba všech částí projektu - 50% účasti na cvičeních

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3907T001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - mgr. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2011/2012 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok