Xử lí thời gian thực và xử lí phân tán trong hệ thống điều khiển phân tán.pdf

Tài liệu về Xử lí thời gian thực và xử lí phân tán trong hệ thống điều khiển phân tán.

© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 1Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán13.09.06Chương 7: Xử lý thờigianthựcvà xử lý phân tán 2© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSChương 7: Nội dung7.1 Khái niệm“thờigianthực”7.2 Hệđiều hành thờigianthực7.3 Khái niệm“xử lý phân tán”7.4 Các kiếntrúcxử lý phân tán7.5 Các cơ chế giao tiếp trong hệ phân tán 3© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMS Xử lý thời gian thực là nguyên lý làm việc cơ bản của mỗi bộ điều khiển, nhìn từ quan điểm tin học Chất lượng điều khiển và độ tin cậy của hệ thống điều khiển không chỉ phụ thuộc vào thuật toán điều khiển, công nghệ phần cứng, mà còn phụ thuộc một cách tất yếu vào phương pháp xử lý thời gian thực Chúng ta còn biết quá ít về cơ chế thực hiện các chức năng bên trong một bộ điều khiển (số) Chúng ta cũng còn biết tương đối ít về cơ chế giao tiếp giữa các thành phần mềm trong một hệ thống điều khiển phân tánTại sao cần nghiên cứu về xử lý thời gian thực7.1 Khái niệm thờigianthực 4© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSHệ thờigianthựclàgì?A real-time system is one in which the correctness of the system depends not only on the logical results, but also on the time at which the results are produced. JOHN A. STANKOVIC ET AL.: Strategic Directions in Real-Time and Embedded Systems. ACM Computing Surveys, Vol. 28, No. 4, December 1996Mỗihệ thống điềukhiểnlàmộthệ thờigianthựcPhầnlớncáchệ thờigianthựclàcáchệ thống điềukhiển 5© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSVấn ₫ề thời gian trong hệĐKqua mạngSensorI/OControllerI/OActuatorSensorI/OSensorI/OBus trườngTsTinToutTaTc 6© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSChiếcxehơicólàmộthệ thời gian thực?Hơn 30 máy vi tính bên trong (µP) nốimạngChúng ta có nên tìm hiểu nguyên lý hoạt động củachúng? 7© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSNội dung liên ngànhKỹ thuậtđiềukhiểnKhoa họcmáy tínhCông nghệtruyền thôngHệ thờigianthựcMạng truyền thôngcông nghiệpHệ phân tánHệđiềukhiểnphân tán 8© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSMộthệ thờigianthựccócác₫ặc ₫iểm: Tính phản ứng: Hệ thống phảiphản ứng vớicácsựkiệnxuấthiện vào các thời điểm không biếttrước. Tính nhanh nhạy: Hệ thống phảixử lý thông tin mộtcách nhanh chóng để có thểđưarakếtquả phản ứngmộtcáchkịpthời. Tính đồng thời: Hệ thống phảicókhả năng phản ứngvà xử lý đồng thời nhiềusự kiệndiễnra. Tính tiền định: Dựđoán trước đượcthờigianphản ứngtiêu biểu, thờigianphản ứng chậmnhấtcũng như trìnhtựđưaracácphản ứng. 9© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSXử lý thờigianthựclàgì?Xử lý thời gian thực là hình thức xử lý thông tin trong một hệ thống để đảm bảo tính năng thời gian thực của nó.Luôn liên quan vớicácsự kiện bên ngoài (tính phảnứng)Yêu cầucaovề hiệusuấtphầnmềm (tính nhanhnhạy)Đòi hỏi xử lý đồng thời nhiềutácvụ (tính đồng thời) Đòi hỏicơ sở lý thuyếtchặtchẽ phụcvụ phân tíchvà đánh giá (tính tiền định) 10© 2004, HỒNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcvàxử lý phân tán© 2005 - HMSKhái niệm“tácvụ”(task) Một q trình tính tốn cho mộtnhiệmvụ cụ thể, có thểđượcthựchiện đồng thời, ví dụ:–Cáctácvụ xử lý giá trị vào/ra–Cáctácvụđiềuchỉnh–Cáctácvụđiềukhiểnlogic–Cáctácvụ xử lý biếncố– . Mộttácvụ là sự thi hành mộtchương trình hoặcmộtphầnchương trình–Mộtchương trình chạy nhiềulần => nhiềutácvụ–Một đoạnmãchương trình (ví dụ một hàm) đượcgọituần hồnvớicácchukỳ khác nhau => nhiềutácvụ khác nhau Multitasking (đanhiệm): khả năng thi hành đồng thờinhiềutácvụ [...]... đồng thời) Địi hỏicơ sở lý thuyếtchặtchẽ phụcvụ phân tích và đánh giá (tính tiền định) 18 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS 7.3 Khái niệm xử lý phân tán  Xử lý phân tán là hình thức xử lý thông tin tất yếu của các hệ thống phân tán nói chung và các hệ thống điều khiển phân tán nói riêng  Xử lý phân tán giúp nâng cao năng lựcxử lý thơng tin củamộthệ thống, ... tán Hệ iềukhiển phân tán 3 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS  Xử lý thời gian thực là nguyên lý làm việc cơ bản của mỗi bộ điều khiển, nhìn từ quan điểm tin học  Chất lượng điều khiển và độ tin cậy của hệ thống điều khiển khơng chỉ phụ thuộc vào thuật tốn điều khiển, cơng nghệ phần cứng, mà cịn phụ thuộc một cách tất yếu vào phương pháp xử lý thời gian thực ... niệm“thờigianthực” 7.2 Hệ iều hành thờigianthực 7.3 Khái niệm xử lý phân tán 7.4 Các kiếntrúcxử lý phân tán 7.5 Các cơ chế giao tiếp trong hệ phân tán 22 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS  Kiếntrúcbìnhđẳng –Cáctrạmcóvaitrịbìnhđẳng, phảiphốihợphoạt động, hình thứcgiaotiếptrựctiếpvới nhau khơng qua trung gian A A A A A Ví dụ: Các trạm điềukhiển phân tán. .. MINH SƠN Chương 1Chương 1 Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán 13.09.06 Chương 7: Xử lý thờigianthực và xử lý phân tán 17 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS Phương pháp lậplịch  Cơ chế lậplịch –Lậplệnh tĩnh: thứ tự thựchiệncáctácvụđượcxácđịnh trướckhihệ thống đivàohoạt động. –Lậplệnh động: thứ tự thựchiệncáctácvụđượcxácđịnh trong khi hệ thống đang hoạt động.  Sách... hợp trong kiến trúc bình đẳng (ví dụ giữa các trạm điều khiển) . 9 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS Xử lý thờigianthựclàgì? Xử lý thời gian thực là hình thức xử lý thơng tin trong một hệ thống để đảm bảo tính năng thời gian thực của nó. Ln liên quan vớicácsự kiện bên ngồi (tính phản ứng) u cầucaovề hiệusuấtphầnmềm (tính nhanh nhạy) Địi hỏi xử lý đồng thời. .. chế thực hiện các chức năng bên trong một bộ điều khiển (số)  Chúng ta cũng cịn biết tương đối ít về cơ chế giao tiếp giữa các thành phần mềm trong một hệ thống điều khiển phân tán Tại sao cần nghiên cứu về xử lý thời gian thực 7.1 Khái niệm thờigianthực 21 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS  Kiến trúc Client/Server –Chứcnăng xử lý thông tin được phân. .. 28, No. 4, December 1996 Mỗihệ thống điềukhiểnlàmộthệ thờigianthực Phầnlớncáchệ thờigianthựclàcáchệ thống điều khiển 23 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS  Kiếntrúctự trị –Cáctrạmcóvaitrịbìnhđẳng, có thể hoạt động hồn tồn độclậpnhưng sự phốihợphoạt động tạohiệuquả cao nhất A A A A A Ví dụ: Các hệ thống xây dựng theo công nghệ Agent, Multi-Agent ... năng thờigian thực, nâng cao độ tin cậyvàtínhlinhhoạtcủahệ thống.  Phân biệt các khái niệm: Xử lý cụcbộ => ứng dụng đơn độc Xử lý cạnh tranh => ứng dụng đa nhiệm Xử lý tậptrung=> ứng dụng tập trung Xử lý nốimạng => ứng dụng mạng (giao tiếphiện) Xử lý phân tán => ứng dụng phân tán (giao tiếpngầm) 8 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS Mộthệ... đảmbảotínhnăng thời gian thực –Ápdụng cho trao đổidữ liệucótínhchất ít quan trọng, thích hợpchokiến trúc Client/Server hoặckiếntrúctự trị. 1 2 1-3 xxxxx yy 2-4 xxxxx zz 3 4 Mailbox 7 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS Nội dung liên ngành Kỹ thuật điềukhiển Khoa học máy tính Cơng nghệ truyền thơng Hệ thờigianthực Mạng truyền thơng cơng nghiệp Hệ phân tán Hệ iềukhiển phân. .. 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS GIAO DIỆN PHẦNCỨNG PHẦNCỨNG MÁY TÍNH QUẢNLÝ TASK QUẢNLÝ BỘ NHỚ QUẢNLÝ VÀO/RA XỬ LÝ GIAO TIẾP QUẢNLÝ SỰ KIỆN GIAO DIỆN LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 4 © 2004, HỒNG MINH SƠN Chương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán © 2005 - HMS Hệ thờigianthựclàgì? A real-time system . 1996Mỗihệ thống điềukhiểnlàmộthệ thờigianthựcPhầnlớncáchệ thờigianthựclàcáchệ thống điềukhiển 5© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân. 1Chương 1Hệ thống ₫iềukhiểnphân tán1 3.09.06Chương 7: Xử lý thờigianthựcvà xử lý phân tán 2© 2004, HOÀNG MINH SƠNChương 7: Xử lý thờigianthựcv xử lý phân tán