ЖУРНАЛ «СТА» №4/2007

непроизводительным циклам, даже ес- ли заняты работой и могли бы восполь- зоваться дополнительным процессор- ным временем. Такой подход растрачи- вает ценные и доступные процессорные циклы и не позволяет системе справ- ляться с пакетными запросами. Изза правила «пользуйся или теряй» плани- ровщики с фиксированным объедине- нием способны использовать процессор лишь на 70 процентов. Этот предел использования процес- сора ставит системного разработчика перед несколькими нежелательными альтернативами: воспользоваться более быстрым тепловыделяющим и дорогим процессором, ограничить объём функ- циональности программного обеспече- ния до уровня, с которым способна ра- ботать система или просто смириться со сниженной производительностью. Ог- раниченное использование процессора также является кошмаром для архитек- тур, в которых необходимо резервиро- вать значительную долю процессорного времени для будущих приложений и расширений системы. Кроме того, согласно стандарту ARINC приложениям необходимо ис- пользовать интерфейс APEX, для того чтобы запрашивать службы операцион- ной системы и взаимодействовать с дру- гими приложениями. Это ограничение не позволяет приложениям использовать преимущества безопасного объединения. О БЪЕДИНЕНИЕ РЕСУРСОВ НА МНОГОЯДЕРНЫХ ПРОЦЕССОРАХ Как и системы в любой другой индуст- рии, военные компьютеры и подсисте- мы управления радарами, полётами и датчики становятся всё более сложными и требуют значительной вычислитель- ной мощности. Многоядерные процес- соры предоставляют идеальную возмож- ность увеличить производительность та- ких систем, обеспечивая значительно более высокую производительность на единицу мощности, веса и площади, чем традиционные однопроцессорные мик- росхемы. Фактически у системных раз- работчиков почти нет альтернативы ис- пользованию многоядерной технологии, поскольку она лежит в основе большин- ства новых процессорных архитектур. Таким образом, операционная систе- ма должна иметь возможность поддер- живать объединение ресурсов на много- ядерном оборудовании. К сожалению, большинство существующих операци- онных систем реального времени, в том числе тех, которые включают в себя пла- нировщики с поддержкой блоков, спо- собно управлять лишь одним процессо- ром или процессорным ядром в каждый момент времени. В результате разработ- чики вынуждены запускать отдельную копию ОС РВ на каждом ядре много- ядерной микросхемы. Поскольку ни од- на такая копия не управляет всей систе- мой, решение сложной задачи управле- ния общедоступными аппаратными ре- сурсами микросхемы, в том числе физи- ческой памятью и периферийными уст- ройствами, а также обработкой преры- ваний, возлагается на разработчика при- ложений, а не на операционную систе- му. Чтобы избежать этой сложности, системным разработчикам следует вы- брать операционную систему реального времени, которая способна одновре- менно управлять множественными яд- рами, контролировать общие ресурсы и обеспечивать динамическое распределе- ние загрузки между ядрами, при этом га- рантируя выделение ресурсов. А ДАПТИВНАЯ ДЕКОМПОЗИЦИЯ Запатентованная технология адап- тивной декомпозиции компании QNX Software Systems позволяет выделять приложениям и процессам гарантиро- ванный ресурс процессорного времени при полной загрузке системы, а также динамически распределяет свободные циклы работы процессора в периоды его малой загрузки. Технология адаптивной декомпози- ции описана в статье Р. Кипрушенкова «Снижение стоимости разработки про- мышленных систем управления посред- ством использования адаптивной деком- позиции системных ресурсов», опубли- кованной в журнале «СТА» 1/2007. Адаптивное объединение позволяет создавать защищённые системы, повы- сить эффективность использования про- цесса, быстро начать работу и обеспечи- вает ряд других преимуществ, в том числе: ● возможность использования при- оритетного планирования в реаль- ном времени при небольшой загруз- ке, позволяющего сохранять в систе- мах существующие алгоритмы пла- нирования; ● возможность вводить планировщик с объединением в существующие сис- темы, не изменяя код, что позволяет пользователям запускать существую- щие POSlXприложения в блоке; ● управляемое достижение 100% ис- пользования процессора, что позво- ляет интеграторам реализовать пре- имущества временного объединения без применения более быстрых и до- рогостоящих процессоров; ● гарантированное выделение процес- сорных циклов процессам обнаруже- ния сбоев и восстановления в количе- стве, достаточном для устранения программных сбоев, что сокращает среднее время восстановления; ● предоставление операторам возмож- ности удалённого мониторинга сис- темы и обнаружения неисправностей в ней без нарушения работоспособно- сти критически важных приложений; ● предотвращение захвата всего процес- сорного времени с помощью атак на отказ в обслуживании и атак с исполь- зованием вредоносных программ. Несмотря на то что адаптивное объе- динение обеспечивает большую гиб- кость, в некоторых ситуациях желатель- но использовать фиксированное плани- рование. Чтобы выполнить это требова- ние, реализация адаптивного объедине- ния должна обеспечивать системному разработчику возможность задавать в системе фиксированные бюджеты бло- ков без «одалживания» процессорного времени. Этот подход позволяет сис- темному разработчику выбирать алго- ритм планирования, который наилуч- шим образом удовлетворяет потребно- сти его приложений. П РОТИВОРЕЧИВЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Рынок встраиваемых систем стано- вится столь сложным, что без какойли- бо формы объединения системным раз- работчикам и разработчикам программ- ного обеспечения трудно удовлетворять противоречивые требования надёжно- сти, производительности, безопасно- сти, вывода системы на рынок и новых возможностей. Объединение ресурсов позволяет по- ставщикам с лёгкостью интегрировать подсистемы, которые созданы мно- гочисленными программными коман- дами, субподрядчиками и сторонними разработчиками, обеспечивает работу новых и усовершенствованных компо- нентов без ущерба для текущего функ- ционирования системы и останавливает распространение атак на отказ в обслу- живании и других сетевых воздействий. Если решение с технологией объедине- ния также предоставляет гибкий, эф- фективный планировщик, который по- зволяет использовать процессор на 100%, поставщики могут реализовать эти преимущества без затрат на более быстрое и дорогое оборудование. ● 74 СТА 4/2007 П Р О Г РАММНО Е ОБ Е С П Е Ч Е НИ Е / СИС Т ЕМЫ Р Е АЛ Ь НО ГО В Р ЕМЕ НИ www.cta.ru