450-4009/03 – 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 graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KRU0100 Ing. Filip Krupa
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 0+16

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

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

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40 (40) 20
                Projekt Projekt 25  15
                Zápočtový test Písemka 15  5
        Zkouška Zkouška 60 (60) 31 3
                Písemná zkouška Písemná zkouška 40  25
                Ústní zkouška Ústní zkouška 20  6
Rozsah povinné účasti: Povinná účast na 80% cvičeních.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2023/2024 (N0688A140014) Průmysl 4.0 P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2023/2024 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2023/2024 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (N0688A140014) Průmysl 4.0 P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (N0688A140014) Průmysl 4.0 P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N0688A140014) Průmysl 4.0 P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N0714A150001) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky



2021/2022 zimní
2020/2021 zimní