450-4009/03 – Operační systémy reálného času (OSRČ)
Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
Garant předmětu | Ing. Zdeněk Slanina, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Zdeněk Slanina, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
• Konzultace ve cvičeních.
• Podmínky udělení zápočtu (40 bodů, min. 20):
• Zápočtový test – minimálně 5 bodů, maximálně 15
• Projekt č. 1 - minimálně 15 bodů, maximálně 25, včetně prezentace výsledku.
Zkouška:
Písemná část - min. 25 bodů – max. 40 bodů.
Ústní část – min. 6 bodů – max. 20 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
• Základní funkce operačních systémů. Požadavky na reálný čas a jeho využití v řídicích systémech. Srovnání s operačními systémy pro běžné použití.
• Základní pojmy. Tvrdý a měkký reálný čas. Paralelismus a jeho řešení na různých hardwarových platformách. Preemptivní a kooperativní multitasking.
• Procesy a vlákna. Srovnání různých modelů využitých v operačních systémech reálného času.
• Jádro operačního systému reálného času. Mikrojádro, monolitické a hybridní jádro.
• Problematika výběru operačního systému pro řídicí aplikaci.
• Přehled operačních systémů reálného času. QNX. Linux a jeho real-time rozšíření. FreeRTOS.
• Synchronizace procesů a událostí v operačním systému reálného času. Zajištění splnění časových podmínek. Plánování procesů.
• Synchronní a asynchronní komunikace mezi procesu. Zprávy, signály.
• Řízení sdílených prostředků. Postupová cesta. Mutex, semafor a další nástroje.
• Způsoby správy paměti vhodné pro úlohy reálného času. Pevné a dynamické přidělování paměti. Fragmentace a setřásání paměti.
• Obsluha přerušení a komunikace s periferií. Ovladače zařízení pro operační systém reálného času.
• Souborové systémy a jejich srovnání se standartními operačními systémy. Mechanizmy ochrany souborů.
• Standard POSIX pro operační systémy reálného času. Rozšíření Windows o zpracování v reálném čase.
• Perspektivy rozvoje operačních systémů pro práci v reálném čase. Fault tolerant systémy. Programovací jazyky.
Projekty:
• Projekt č. 1 – Implementace řídicího software pro platformu Raspberry Pi (případně minipočítačů s operačním systémem reálného času). Projekt je řešen v týmech a spočívá v propojení hardwarových periférií a jejich řízení v reálném čase.
Počítačové laboratoře:
• Praktické seznámení s architekturou operačního systému reálného času.
• Zadání projektu 1. Základy práce v terminálu.
• Základy práce ve vývojovém prostředí pro aplikace reálného času.
• Procesy a vlákna.
• Plánování procesů a vláken.
• Synchronizace a komunikace procesů.
• Obsluha přerušení v aplikaci reálného času.
• Řízení paměti.
• Realizace jednoduchého ovladače pro operační systém reálného času.
• Využití prostředků operačního systému pro běh aplikací reálného času.
• Zpracování semestrální úlohy.
• Prezentace projektu 1.
• Zápočtový test.
• Zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky