فرمت فایل: ورد –Word و قابل ویرایش

تعداد صفحات: 121

فهرست مطالب

1 فصل 1- گرایش هاي جدید در دامنه سیستم هاي بی درنگ توکار توزیع شده

1-1- مقدمه 2

2-1- سابقه تحقیق 5

فصل 2- عناصر و جنبه هاي مختلف یک سیستم بی درنگ توکار و نقش متقابل آن ها 7

2-1- سیستم هاي بی درنگ 9

2-1-1- مشخصات سیستم هاي بی درنگ 9

2-1-2- مسایل، مفاهیم و سیاست هاي پایه اي براي دستیابی به قابلیت پیش بینی 12

2-2- سیستم هاي توکار 15

2-2-1- کاربرد هاي سیستم هاي توکار 15

2-2-2- مسایل پیش رو در توسعه سیستم هاي توکار 16

2-3- نقش سیستم عامل 16

2-4- میان افزار 19

فصل 3- چالش ها، تحقیق و توسعه در دامنه میان افزار هاي بی درنگ توکار 22

3-1- توسعه سیستم هاي DRE : مسایل و بررسی تحقیق و توسعه در این دامنه 23

3-2- محدودیت هاي جاوا و سیاست هاي بهبود ماشین مجازي 32

40 فصل 4- نوآوري ها، پیشرفت ها و تکنولوژي هاي پیاده سازي

4-1- RTSJ و بستر مناسب پیاده سازي 41

4-1-1- آیا Java با افزودن RTSJ، تکنولوژي پیاده سازي بهتري از Ada براي توسعه سیستم هاي بی درنگ

41 است؟

4-1-2- فرض هاي تصمیم گیري 45

46 RTSJ شیوه -3-1-4

50 Ada مدل -4-1-4

53 Real-time CORBA -2-4

چهار

فصل 5- نتیجه گیري و کار هاي آینده 58

فصل 6- منابع 62

پنج

چکیده

میـ ان افـزار، کـه بـه طـور فزاینـده اي در سیـ ستم هـاي از لحـاظ نـرم افـزار ي بـزرگ اسـتفاده مـی شـود، نـرم

افزاري است که میان برنامـه هـاي کـاربرد ي و سیـ ستم عامـل و شـبکه ز یـرین قـرار مـی گیـ رد و مـسوول پـل زدن

روي فاصله میان برنامه کاربردي و زیرساخت نرم افزار/سخت افزار سطح پایین تر است.

میـان افـزار مولفــه اي در ابتـدا بــراي پـشتی نبا ی از سیــستم هـاي ســازمانی1 ماننـد سیــستم هـاي رزرواســیون

اهو یی، س یستم ها ي مد یریت سرما یه ها ي بانک ی و غیـ ره سـاخته شـد. اخیـ را بـه کـار بـردن میـ ان افـزار در سیـ ستم

هاي بی درنگ توکار توزیع شـده(DRE) آغـاز شـده اسـت، سیـ ستم هـا یی ماننـد س یـ ستم کنتـرل فر آینـد، دسـتگاه

هـاي موبایـل و سیـستم هـاي تـشخیص روي صـفحه2 در اتومبیـل هـا. بنـا بـه تعریـف سیـستم هـاي DRE، از

لحـاظ کـارآیی حیـاتی انـد و نیازمنـدي هـاي کیفیـت خـدمت(QoS) سـخت و دقیقـی بـراي تـاخیر، کارآمـدي،

مقیاس پذیري و امنیت دارند.

در این جا بر آنیم تـا بـا شـناخت دقیـ ق تـر خـصوصیات ایـ ن سیـ ستم هـا نقـش میـ ان افـزار را بـه وضـوح در

توسعه برنامه هاي کاربرد ي DRE مـشخص کنـیم. سـپس بیـ ان خـواهیم کـرد م یـ ان افـزار هـاي ویـ ژه شـده بـراي

سیستم ها ي DRE چه خصیصه هـا و معمـاري اي بایـ د داشـته باشـند و بررسـی مـ ی کنـ یم چـه تفـاوت هـایی بـا

میـان افـزار هـاي معمـولی دارنـد. در نهایـت بـستر مناسـب پیـاده سـازي و نمونـه هـاي عملـی و تجـاري حـال

حاضر و میزان موفقیت هر یک را از نظر خواهیم گذراند.

کلمـات کل یـدي – سیـ ستم بـ ی درنـگ توکـار توزیـ ع شـده، م یـ ان افـزار، معمـاري میـ ان افـزار،Real-time

.RTSJ ،CORBA

1 Enterprise

2 On-board

شش

فصل 1- اگر یش هاي جدید در دامنه سیستم هاي بی درنگ توکار توزیع

شده

1- 1- مقدمه

انواع مختلف ی از سیـ ستم هـا ي بـ ی درنـگ توکـار توزیـ ع شـده (DRE) وجـود دارد امـا همگـی در یـ ک چیـ ز

مشترك اند : پاسخ درس تی که دیر داده شـود تبـدیل بـه پاسـخ نادرسـت مـی گـردد، بـه عنـوان مثـال در کاربردهـاي (غیر نظام ی) کنترل دما ي خنک کننـده راکتـور هـسته اي یـ ا اطم ینـان حاصـل کـردن از کیفیـ ت و ضـخامت فـولاد

در یـ ک دسـتگاه فـورد کـاري داغ. بـه تـازگی شـاهد گـرایش هـا ي جد یـدي در سیـ ستم هـا ي DRE بـه صـورت

زیر هستیم [1]:

1- فن آو ري اطلاعـات در همـه اشـکال بـسیار کـالاگرا مـی شـود (یعنـ ی محـصولات سـخت افـزاري و نـرم

افزاري، سریع تر، ارزان تر و بهترمی شوند، همگی با نرخ نسبتا قابل پیش بینی)

2- پـذیرش فرآینـد: الگـوي شــبکه محـور، جـایی کـه برنامــه هـاي DRE داراي طیفـی از نیازهـاي کیفیــت

خدمت(QoS)، با مجتمـع کـردن مولفـه هـاي جداگانـه و متـصل شـده بـا سـرویس هـاي محاسـباتی و ارتبـاطی

مختلف ساخته می شوند.

ماهیت اتصالات مابین براي سیستم هاي DRE طیف زیر را در بر می گیرد:

1- از اتصالات خیلی کوچـک و سـفت بـه هـم بـسته ماننـد س یـ ستم هـا ي محاسـبات مامور یـ ت هـ اي هـو ایی

و تکنولوژي "بردار و قرار بده" براي سوار کردن تراشه ها روي بردهاي اصلی، تا

2- اتصالات بسیار بزرگ و شـل بـه هـم بـسته ماننـد س یـ ستم هـا ي ارتبـاط راه دور سراسـري و سیـ ستم هـا ي

حس گر شبکه شده مورد استفاده در کنترل دماي ساختمان و مصرف انرژي.

ثتا یر متقابل این دو گـرایش، مفـاهیم و سـرو یس هـا ي جدیـ د معمـار ي را حـول محـور میـ ان افـزار اسـتاندارد

ابر ي سیستم هاي DRE برانگیخته است.

چرا نیازمند میان افزار استاندارد براي توسعه سیستم هاي بی درنگ توکار توزیع شده هستیم؟

بــه دلیــل پــاي بــست هــاي روي وزن، مــصرف تــوان، رد پــا ي حافظــه وکــارایی، تکنیــک هــاي توســعه و

متدولوژي ها ي اسـتفاده شـده بـراي نـرم افـزار هـاي DRE بـه صـورت تـاریخی از جریـ ان اصـلی نظا یرشـان در

نــرم افزارهــاي ســازمانی و رو م ـیـ زي عقــب مانــده انــد . در نتیجــه، سیــستم هــاي نــرم افــزاري DRE توســعه،

نگهداري و تکامل شان پرهز ینه است. علاوه براین اغلـب چنـان ویـ ژه شـده انـد کـه نمـی تواننـد بـه راحتـی بـر اي

براورده ساز ي نیازمنـد یهاي جد یـ د وظ یفـه منـدي یـ ا ک یفیـ ت سـرویس و نـوآوري هـا ي تکنولـوژي سـخت افـزار،

نرم افزار یا فرصت هاي بازار تطبیق داده شوند.

برنامه نو یسی س یستم هـا ي DRE دشـوار اسـت بخـش ی بـه ایـ ن خـاطر کـه بعـضی ویژگیهـا ي QoS بایـ د بـه

همراه وظیفه مندي نرم افزار کاربردي و میان افزار محاسبات توزیع شده پشتی نبا ی شود.

ویژگیهاي QoS کلیدي شامل این مواردند:

• به اشتراك گذاري منابع، همزمانی و هماهنگ سازي عملیات همزمان
• پاي بست هاي زمانی ورودي حس گر و خروجی فعال کننده
• اختصاص، زمانبندي و انتساب اولویت به محاسبات و منابع ارتباطی به صورت انتها به انتها
• مدیریت حافظه

به صـورت تـاریخی، برنامـه هـاي کـاربرد ي سیـ ستم هـا ي DRE بـه صـورت دسـتی برنامـه سـازي سفارشـ ی

مـی شـدند تـا ایـن ویژگیهـاي QoS را پیـاده کننـد. متاسـفانه ایـن فراینـد توسـعه دسـتی مـستعد خطـا و خـسته

کننده، به مقدار زیادي در پرداختن به چالش هاي زیر نا موفق بوده است:

1- چند ین سـکو و مـتن هـاي عمل یـ اتی متغیـ ر: سیـ ستم هـاي DRE مـدرن بایـ د رو ي بخـش همیـ شه در

حال افز ایشی از وظیفه منـدي در نـرم افـزار سـرما یه گـذاري کننـد. فـن آوریهـا ي سـریعا پدیـ دار شـده و انعطـاف

پـذ یري مـورد نیـاز بـر اي مـتن هـاي عملیـاتی گونـاگون، اسـتقرار چنـد ین نـسخه از نـرم افـزار را رو ي سـکوهاي مختلف مجبور می کنند، در حالیکه همزمان ویژگیهـا ي کل یـدي ماننـد پاسـخ بـی درنـگ و حفـظ اولویـ ت انتهـا بـه

انتها را حفظ می نمایند.

2- هزینـه هـا ي جمعـی مالکیـت: توسـعه وتکامـل نـرم افـزار سفارشـ ی بـر اي سیـستم هـاي DRE پیچیـده

بسیار نیروي کار طلـب و مـستعد خطاسـت، ماننـد هواپیماهـا ي نیمـه خودکـار(هـد ایت شـده توسـط کـامپیوتر) یـ ا

سیـستم هـاي حمـل و نقـل خودمختـار، و مـی توانـد نماینـده بـیش از50 درصـد کـل هزینـه هـاي مالکیـت ایـن

سیستم ها باشد.

3- گرا یش ها ي از رده خـارج شـده: مـدت عمـر نامتناسـب میـ ان س یـ ستم هـاي DRE دراز عمـر (20سـال

یـا بیـشتر) و سـکوها و ابزارهـاي مولفـه هـاي حاضـر تجـاري (COTS)(2 تـا 5 سـال) منجـر بـه از رده خـارج

شدگی وس یع نرم افزار م ی شود و هزینه هاي جمعـ ی مالکیـ ت را بـا نیـ از بـه تـو سـعه مجـدد متنـاوب نـرم افـزار و

تازه سازي COTS، چند برابر می کنند [1].

بعضی این چالش ها مشابه همـان هـا یی هـستند کـه جر یـان اصـل ی سیـ ستم هـا ي توزیـ ع شـده نیـ ز بـا آن هـا

روبرو شده و جنبه هاي دیگر مختص سیستم هاي DRE می باشند.

ابر ي دس تیابی به هزینه ها ي توسعه پایین تر و زمان ارایـ ه بـه بـازار سـریع تـر، راهبـرد هـاي توسـعه نـرم افـزار

هاي س یستم ها ي DRE به سـمت آن چـه در خـط اصـلی توسـعه نـرم افـزار هـاي سیـ ستم هـا ي سـازما نی مـورد

استفاده قرار م ی گیرد حرکت می کند. بـد ین صـورت آینـده س یـ ستم هـا ي DRE بـس یار نویـ د بخـش بـه نظـر مـی

رسـد چـرا کـه انعطـاف پـذیري و تطـابق پـذیري میـ ان افـزار هـاي Real-Time CORBA و RTSJ آن هـا را

بـر اي توسـعه در بـسیاري از انـواع س یـستم هـا ي DRE مناسـب مـی سـازد و همچنـ ین محـدود یت هـا ي زمـان و

فــضاي بــسیار ســختگیرانه کــه مشخــصه سیــستم هــاي DRE اســت اکنــون در ORB هــاي ویــژه شــده قابــل

برآورده سازي اند.

در ادامه ، این گزارش به ایـ ن ترتیـ ب سـازمان دهـی شـده اسـت: ابتـدا سـابقه تحقیـ ق و کـار هـاي انجـام شـده

در ایـ ن زمینـه آورده شـده اسـت. در فـصل دوم بـه بررسـی خصیـصه هـا ي دقیـ ق سیـستم هـا ي DRE و بررسـی جداگانه هر یک از جنبه هاي مهـم آن و ارتبـاط میـ ان آن هـا در دامنـه ایـ ن گونـه سیـ ستم هـا مـی پـرداز یم. سـپس

در فصل سوم برخی چالش هاي اصـلی س یـ ستم هـاي DRE مـورد بـازبینی قـرار مـی گ یـ رد همچنـان کـه تحقیـ ق

و توسعه صورت گرفته روي ایـ ن مـسایل و س یاسـت هـاي دور زدن آن هـا تـشریح مـ ی گردنـد . فـصل چهـارم بـه

نوآوري ها و ویژه ساز ي ها یی م ی پردازد کـه بـراي کـارکرد دقیـ ق م یـ ان افـزار هـاي DRE ح یـاتی انـد. همچنـ ین

در این فصل تکنولوژي مناسب پیـ اده سـازي نـرم افـزار هـاي DRE و میـ ان افـزار هـاي تجـار ي مـورد اسـتفاده و

خصیـصه هـاي آن هـا مقایـسه و انتخـاب خواهنـد شـد. فـصل پـنجم نتیجـه گیـري مباحـث مطـرح شـده را در

بـردارد و راه تحقیــق آینــده را مــشخص مــی ســازد و در آخــر درفــصل شــشم منــابع مــورد اســتفاده آورده شــده

است.

2- 1- سابقه تحقیق

کار هـاي انجـام شـده مـرتبط بـا موضـوع تحقیـ ق ایـ ن گـزارش را مـی تـوان بـه صـورت زیـ ر گـروه بنـدي و

توصیف کرد:

میــان افــزار سفارشــی ســازي: MicroQoSCORBA [2] ردپــاي میـان افــزار را بـا تولیــد نمونـه ســازي

هاي سفارش ی شده براي سیـ ستم هـاي بـی درنـگ توکـار کـاهش مـی دهـد. ZEN [3] نمونـه اي از یـ ک واسـطه

درخواســت شــی (CORBA (ORB بــا قابلیــت سفارشــی ســازي بــالا و پیــاده ســازي شــده بــا جــاواي بــی

درنگ مـی باشـد . پـروژه هـاي CORBA ماننـد و یـ ژه سـاز ي کمینـه از هـسته تعامـل پـذیر سراسـ ري(UIC) [4]

از فرابرنامه نویسی استفاده می کنند تا درجه زیادي از سفارشی سازي میان افزلر را پشتی نبا ی کنند.

ماشـ ین هـا ي مجـاز ي بـ ی درنـگ : مشخـصات بـی درنـگ بـراي جـاو ا(RTSJ) [5] ویژگـ ی هـا ي مـدیریت

حافظه و زمان بندي اي را تعریف م ی کند کـه اجـازه نوشـتن نـرم افـزار هـاي بـی درنـگ بـهJava را مـ ی دهنـد .

پیاده سـازي jRate [6] ازRTSJ توسـعه هـاي د یگـر ي را بـراي مـدیریت حافظـه تـدارك مـی بینـد . Giotto وE-Machine [5] یـک مـدل زیرسـاختی تجریـدي و ماشـین مجـازي اي بـراي سیـستم هـاي کنتـرل توکـار بــا

پاي بست هاي بی درنگ سخت ارایه کرده اند.

میان افزار مدل گرا : محیط هـاي پیکـر بنـدي مـدل گـرا بـراي م یـان افـزار ماننـد مجموعـه ابـزارCoSMIC

[7] از گـردآوري، اسـتقرار و پیکربنـدي یکپارچـه مولفـه هـا بـالاي میـان افـزار بـی درنـگ پـشتی نبا ی مـی کننـد.

CADENA [7] یــک محــیط یکپارچــه دیگــر بــر اي ســاختن و مــدل ســازي سیــستم هــاي مــدل مولفــهCCM)CORBA) ـمـ ی باشــد. DREAM [8] بــه طراحــان س یــستم هــاي DRE اجــازه مــ ی دهــد تحلیــل

قابل زمان بندي بـودن س یـستم هـاي DRE را بـر مبنـاي مـدل انجـام دهنـد. DREAM یـ ک مـدل محاسـباتی را

کـه دامنـه معنـایی DRE خوانـده مـی شـود پیـ شنهاد مـی کنـد کـه شـامل وظـایف، زمـان سـنج هـا، کانـال هـاي

رویداد و زمان بند ها می شـود و از آن بـراي تع یـین قابـل زمـان بنـدي بـودن یـ ک مجموعـه مـشخص از وظـایف

با زمان مشخص و محاوره هاي بر پایه رویداد استفاده می گردد.

فصل 2- عناصر و جنبه هاي مختلف یک سیستم بی درنگ توکار و نقش متقابل آن ها

بیشتر چالش هـاي س یـستم هـاي بـی درنـگ توکـار از ا یـن حقیقـت ناشـی مـ ی شـود کـه بایـ د بـا موجود یـ ت

هاي دن یا ي واقعی محـاوره کننـد کـه مـی تواننـد بـسیار پیچیـ ده باشـند و بـه تعـداد بـسیار ز یـاد. همچنـ ین ترتیـ ب

دقیق رو یدادها هم ممکن اسـت بـسیار متغیـ ر باشـد بنـابراین سیـ ستم هـا ي بـ ی درنـگ با یـ د بـه محـاورات بیرونـ ی

در یک مقدار زمان از قبل مشخص شده پاسخ دهند.

در نت یجه طراحان بایـ د خی لـی زود روي نیازمنـد ي هـا ي پاسـخ هـاي بـ ی در نـگ تمرکـز کننـد عـلاوه بـر ایـ ن

کـه منـابع محـدود س یـستم را در نظـر بگیرنـد. در طـی مرحلـه طراحـی، معمـاري، مهندسـی نـرم افـزار و سـخت

افزار با یکدیگر کار می کنند تـا بتواننـد معمـاري درسـ تی را کـه ایـ ن نیازمنـد ي هـا را بـراورده مـی سـازد انتخـاب

کنند. این کار شـامل تـصمیم گ یـري راجـع بـه ارتبـاط درونـی پردازنـده هـا، سـرعت اتـصالات، سـرعت پردازنـده

ها و غیره می شود. سوالات اصلی که باید پرسیده شوند اینها هستند:

- آیا معماري مناسب است؟

اگر ارتباط پیامی شامل گره هاي ز یـادي مـ ی شـود، محتمـل اسـت کـه بـه دلیـ ل ازدحـام حتـی ملایـ م، سیـ ستم

قادر براورده ساختن نیازمندي بی در نـگ نباشـد. بنـابر این یـ ک معمـار ي سـاده تـر شـانس بیـ شتري بـر اي بـراورده

سازي نیازمندي بی درنگ دارد.

- آیا سرعت اتصالات کافی است؟

به صـورت کلـی، بـار گـذاري یـ ک اتـصال بـیش 40% تـا 50% ایـ ده بـدي اسـت. بـه کـار گ یـري بیـ شتر یـ ک

اتصال باعث می شود تا صـف هـایی رو ي گـره هـاي مختلـف سـاخته شـوند بنـابراین موجـب مقـادیر متغ یـري از

تاخیر در ارتباط پیام می گردد.

- آیا مولفه هاي پردازش به اندازه کافی قدرتمندند؟

یکCPU با یک به کارگیري واقعا بالا منجر بـه رفتـار بـی درنـگ غ یـ ر قابـل پـیش بی نـی مـ ی شـود . همچنـ ین

ممکن است که وظایف بـا اولویـ ت بـالا در س یـ ستم بـه وظـایف بـا اولو یـ ت پـ ایین از نظـر زمـانCPU گرسـنگ ی دهند.این می تواند باعث شود که وظـایف بـا اولویـ ت پـایین سـوء رفتـار نـشان دهنـد ماننـد اتـصال هـا، بـالاترین

به کار گیري CPU باید زیر 50% نگه داشته شود.

- آیا سیستم عامل مناسب است؟

به وظا یفی که درگیـ ر پـردازش رویـ دادهاي ح یـاتی بـی در نـگ هـستند بایـ د اولو یـ ت بـالا انتـساب داده شـود.

اگر نیازمندي هـاي بـی درنـگ، سـفت و سـخت انـد زمـان بنـدي غیـ ر انحـصار ي مناسـب اسـت. هنگـام انتخـاب

سیستم عامل، تاخیر وقفه و پراکندگی تاخیر زمان بندي باید تصدیق شوند.

پراکندگی زمان بندي به قابل پـیش بی نـی بـودن زمـان هـاي زمـان بنـدي وظـا یف اشـاره دارد . بـه عنـوان مثـال

یک س یسیتم سوئچ ینگ تلفـن انتظـار مـی رود صـداي تلفـن را در کمتـر از 500 هـزارم ثان یـ ه تزریـ ق کنـد . معمـولا

این کار شامل زمان بنـدي 3 تـا 5 وظیفـه در زمـان مقـرر شـده مـی باشـد . بیـ شتر سیـ ستم عامـل هـا تـا وقتـی کـه

تاخیر م یانگین صد اي تلفن است کـه اهمیـ ت دارد ایـ ن اعـداد را بـرآورده مـی کننـد . امـا س یـ ستم عامـل هـاي همـه

منظوره انحراف استاندارد بسیار بالاتري دارند.

تاخیر وقفه به تاخیري کـه سیـ ستم عامـل بـا آن مـی توانـد وقفـه هـا را اداره کـرده و وظـایف را زمـان بنـدي

کند تا به وقفه ها پاسخ دهند اشـاره دارد. دوبـاره ،س یـ ستم عامـل هـاي بـ ی درنـگ تـاخیر هـا ي وقفـه بـسیار پـا یین

تري دارند.

2-1- سیستم هاي بی درنگ

2-1-1- مشخصات سیستم هاي بی درنگ

بی درنگ چیست ؟

فعالیـ ت هـا بـ ی درنـگ انـد اگـر یـک آخـرین مهلـت بـا معنـی دا شـته باشـند . امـروزه پردازنـده هـا قادرنـد

میلیاردهــا عملیــات در ثانیــه انجــام دهنــد امــا ایــن قــدرت وحــشتناك در یــک Windows PC حتــی بــراي

تضمین بازتـاب یـک ورود ي صـفحه کلیـ د یـ ا پاسـخ بـه مـاوس بـدون یـ ک تـاخ یر قابـل ملاحظـه کـافی ن یـست. مساله، کار ایی ناکا فی نیـ ست بلکـه ایـ ن اسـت کـه سیـ ستم،از چ یـ پ هـا تـا نـرم افزارهـاي کـاربرد ي بـر اي ب یـشینه

بازدهی طراحی شده است(درعوض کارآیی قابل پیش بینی).

سیــستم بــی درنــگ سیــستمی اســت کــه زمــان بنــد ي صــریحآ در نیازمنــدیها، مشخــصات، طراحــی و پیــاده

سازي درنظرگرفته شـده اسـت. سیـ ستم هـاي بـی درنـگ بایـ د پاسـ خ هـا ي بـه موقـع بـه رویـ دادها بدهنـد و ایـ ن

حتی شامل اشر یط شکست و شـرایط بارگـذاري شـدید ن یـ ز مـی شـود. از طـرف دیگـر، سیـ ستم هـاي غ یـ ر بـی

درنگ ه یچ نیازمندي زما نی اي ندارند و بهتـر ین تـ لاش نهایـ ت چ یـزي اسـت کـه بـه برنامـه هـا ارائـه مـی شـود .

در این سیستم ها زمان بندي نظارت نمی شود.

از یک منظر می توان سیستم ها را از لحاظ زمانی بـه غیـ ر بـی درنـگ، بـی درنـگ نـرم و بـی درنـگ سـخت

تقسیم بن دي کرد . هر چند این تقـس یم هـا کـاملآ مـشخص و قطعـ ی ن یـستند امـا واقعـی انـد ، تـوازن هـاي مختلـف

روي اهداف کیفی، منجر به طراحی هاي مختلف سیستم می شود.

سیستم هاي بی درنگ نرم داراي این مشخصات اند:

1- معمـولآ یـک نیازمنـدي زمـان بنـدي حالـت میـانگین دارنـد. مـثلآ 99% درخواسـت هـا، در کمتـر از یـک

ثانیه پردازش شوند.

2- یــک شکــست در بــرآورده ســازي نیازمنــدي زمــان بنــدي ح ـیـاتی ن ـیـست. یــک پاســخ دیــر بــه یــک در

خواست بد است، اما ممکن است هنوز مفید باشد.

3- زمان بند ي ممکن است نظـارت شـود. شکـست هـاي مـداوم بـراي بـرآورده سـازي نیازمنـد ي زمـان بنـدي

ممکن است دخالت اتوماتیک یا انسانی را لازم داشته باشد.

4- معمولآ بر اساس طرح هاي اولویتی بنا شده اند.

سیستم هاي بی درنگ سخت نیز خصوصیات زیر را دارا هستند:

1- معمـولآ یـک نیازمنـ دي "بـدترین حالـت" دارنـ د. مـثلآ تمـام درخواسـت هـا با یـد در کمتـر از یـک ثانیـه

کامل شود.

2- شکـست در بـرآورده سـاختن نیازمنـدي زمـان بنـدي، فاجعـه آمیـز اسـت. یـک پاسـخ دیـر، بـی فایـده و

حتی خطرناك است.

3- زمان بند ي با ید نظـارت شـود. شکـست در بـه جـا آوردن یـ ک آخـرین مهلـت، نیازمنـد مـدیریت خودکـار

است.

4- بر اساس طرح هاي ضرب العجلی بنا شده اند، هر چند معمولآ اولویت نیز استفاده می شود.

البته سـوء برداشـت هـا ي ز یـادي در مـورد س یـ ستم هـا ي بـ ی درنـگ وجـود داشـته اسـت کـه در ایـ ن جـا بـه

برخی از آن ها اشاره می شود:

- بی درنگ به معناي سر یع است : چن ین نیست، بی درنـگ بـه معنـاي زمـان بنـدي قابـل پـیش بی نـی/سـر یع بـه

اندازه کافی است و پاسخ هاي زمانی قابل قبول در حد ثانیه، غیر عادي نیستند.

- بی درنگ به معناي اسمبلر اسـت : خ یـر، هـر چنـد برنامـه نو یـسی گزینـش ی بـه اسـمبلی ممکـن اسـت بـراي

کارآیی ضروري باشد اما این قضیه، زمان بندي قابل پیش بینی را تضمین نمی کند.

- سخت افـزار سـریع تـر ، تمـام مـسایل بـ ی درنـگ را حـل مـی کنـد : سـخت افـزار سـریع تـر ممکـن اسـت

مسایل جدیدي را قابل حل نماید اما به هر حال زمان بندي قابل پیش بینی را تضمین نمی کند.

2-1-2- مسا یل، مفاه یم و سیاسـت هـاي پا یـ ه اي بـراي دسـتیابی بـه قابلیـ ت

پیش بینی

در برآورده سـاختن آخـرین مهلـت هـاي سیـ ستم هـا ي بـ ی درنـگ، ذخ یـ ره منبـع یـ ک ابـزار کل یـدي اسـت و

ذخیـ ره سـازي منـابع(پـیش اختـصاص دهـی )بـراي فـراهم کـردن تـضمین، حیـاتی اسـت درسـت ماننـد زنـدگی

واقعــی و هــر چنــد کامپیوترهــا اغلــب ســعی در اشــتراك منــابع بــا روش هــا ي مختلفــی از قبیــل تــسهیم چنــد

تایی (استفاده چند پردازش از یـ ک منبـع)، استخرسـاز ي و اشـتراك زمـانی دارنـد بـه هـر حـال ذخیـ ره گزینـش ی

منابع باید امکان پذیر باشد.

در س یستم ها ي ب ی درنگ منابع فورا مـورد نیازنـد و بـی درنـگ بـودن بـه ایـ ن معنـ ی اسـت کـه منـابع بایـ د بـه

محض این که احتیاج شـدند تحویـ ل داده شـوند. ا نتظـار در ایـ ن سیـ ستم هـا یـک شـر بـزرگ در نظـر گرفتـه مـی

شود و منابع مورد نیاز شامل پردازنده، حافظه و پهناي باند ورودي/خروجی هستند.

در س یستم ها ي توز یـ ع شـده ذخ یـ ره منبـع پیچیـ ده تـر اسـت و ذخیـ ره منـابع بـه صـورت انتهـا بـه انتهـا از دو

بخـش ذخیـره در سیـستم هـاي انتهـایی و در طـول شـبکه تـشکیل مـی شـود. بـه ایـن ترتیـب تـضمین کیفیـت

خدمت انتها به انتها امکان پذیر است.

برنامه نویسی با اولویت ها

سیـستم عامـل هـاي چنـد وظیفـه اي، گـاهی امکـانی تحـت عنـوان "اولویـت وظ ایف" ارائ ه مـی دهنـد کـه

معمـولا از محـیط هـاي اشـتراك زمـا نی تکامـل یافتـه اسـت. در ایـن سیـ ستم هـا زمـان بنـد ي چرخـشی(کوانتـوم

وظیفه) ابر ي وظا یف بـا اولویـ ت یکـسان در نظـر گرفتـه مـی شـود و اغلـب بـا تعـدیل خودکـار اولو یـ ت وظـ ایف

همراه است.

در طرف دیگر، سیستم ها ي بـی درنـگ نیازمنـد اولو یـت هـاي سـخت انـد بـد ین گونـه کـه بـالاترین اولویـ ت

موجود ابتدا اجرا شود و هیچ زمان بندي چرخشی اي در میان وظایف مجاز نیست.

برخی س یستم ها یی که اولو یت هـا ي بـ ی درنـگ را ارائـه مـی دهنـد تنهـا همـین امکـان را در اختیـ ار قـرار مـی

دهند اما باید دانست که تنها اولویت بندي سختگیرانه کافی نیست.

پدیده معکوس شدن اولویت

1- فـرض کنیـد سیـستمی بـا سـه سـطح اولویـت داریـم: بـالا، متوسـط و پـایین. در ایـن سیـستم افر ینـد بـا

اولویت بالا با فرایند بـا اولویـ ت پـا یین هماهنـگ سـازي انجـام مـی دهـد . درایـ ن میـ ان فراینـد بـا اولو یـت پـا یین

می تواند توسط فر ایند با اولویت متوسط قبضه شـود. امـا ایـ ن آن چ یـزي نیـ ست کـه مـی خواسـ تیم زیـ را فرآینـد