Системы реального времени (Ю.Б. Гриценко, 2009 г., 256 с.)

При отсылке результатов контрольной работы, высылайте исполняемый файл и исходные тексты программы.

Вариант 1
1. Разработайте клиент-серверное приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Клиент должен иметь возможность приема команд от пользователя, используя интерфейс командной строки (не используйте меню или кнопки).
2. Клиент, получив команду, должен отправить ее серверу и ждать ответа. Получив ответ вывести его на экран.
3. Сервер, получив команду должен проверить ее на правильность ввода, если команда неверна, выдать клиенту сообщение об ошибке.
4. Сервер должен обрабатывать три команды: help (выдача помощи по командам), dir или ls (выдача файлов в текущей или какой-либо другой директории), type или cat (распечатка какого-либо указанного текстового файла).
2. Ответьте на вопросы:
1. Дайте определение системы реального времени.
2. Что представляет собой SCADA-система?
3. В чем отличие понятий процессов от потоков?

Вариант 2
1. Разработайте клиент-серверное приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Информационная система «Выборы». Предвари-тельный подсчет голосов за кандидатов. Число голосов на каждом из 5-ти избирательных пунктов постепенно увеличивается. Центризбирком опрашивает избирательные пункты и выводит результат по каждому из кандидатов. На экране изображаются кандидаты и кол-во голосов по каждому из них. Если у первого больше всего голосов, то он рисуется выше других (не по росту, а по расположению на экране); если у третьего кол-во голосов меньше всех, то он рисуется ниже всех; соответственно второй выше третьего, но ниже первого. Все кандидаты разных цветов.
2. Написать консольное приложение-сервер, исполняющее роль избирательного участка, и оконное приложение-клиент, исполняющее роль Центризбиркома. Число голосов на серверах, растет по таймеру. Клиент, также по таймеру, опрашивает сервера.
2. Ответьте на вопросы:
1. Какие основные цели определяет стандарт SCEPTRE?
2. В чем особенность системы RT-Linux?
3. Каие алгоритмы планирования реализованы в ОС QNX Neutrino 6.3? Опишите их.

Вариант 3
1. Разработайте приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Программа должна моделировать механизм адап-тивной многозадачности.
2. Пользователь может задать: количество потоков, указав им различные приоритеты; время выполнения одного кванта времен; максимальное время выполнения каждого потока (при тестировании параметров учитывайте возможность восприятия работы программы человеком).
3. При старте механизма многозадачности на экран должна выводиться информация о потоках: состояние потока (выполняемый или невыполняемый), текущий и первоначальный приоритеты потока, время выполнения (время выполнения можно реализовать условно с исполь-зованием инкрементирования какго-либо числа N).
4. Реализовать как текстовое, так и графическое представление информации о потоках (можно использовать символы псевдографики).
2. Ответьте на вопросы:
1. Назовите назначение администратора ресурсов в ОС QNX.
2. Что означают термины система «жесткого реаль-ного времени» и система «мягкого реального времени»?
3. Приведите названия популярных зарубежных и отечественных SCADA-программ.

Вариант 4
1. Разработайте приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Программа должна моделировать механизм спорадической многозадачности.
2. Пользователь может задать: количество потоков, указав им различные приоритеты; бюджет времени выполнения; время восстановления бюджета (при тестировании параметров учитывайте возможность восприятия работы программы человеком).
3. При старте механизма многозадачности на экран должна выводиться информация о потоках: состояние потока (выполняемый или невыполняемый), текущий и первоначальный бюджет потока, время выполнения (время выполнения можно реализовать условно с ис-пользованием инкрементирования какго-либо числа N).
4. Реализовать как текстовое, так и графическое представление информации о потоках (можно использовать символы псевдографики).
2. Ответьте на вопросы:
1. Дайте определение понятию механизма диспетчеризации.
2. Опишите стандарт POSIX 1003.1b.
3. Приведите основные аргументы за и против использования Windows NT в качестве ОСРВ.
Вариант 5
1. Разработайте приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Программа должна моделировать механизмы многозадачности: FIFO, Round Robin, Приоритетная многозадачность.
2. Пользователь может задать: количество потоков, указав им различные приоритеты; квант времени вы-полнения (при тестировании параметров учитывайте возможность восприятия работы программы челове-ком).
3. При старте механизма многозадачности на экран должна выводиться информация о потоках: состояние потока (выполняемый или невыполняемый), приоритет, время выполнения (время выполнения можно реализовать условно с использованием инкрементирования какго-либо числа N).
4. Реализовать как текстовое, так и графическое представление информации о потоках (можно использовать символы псевдографики).
2. Ответьте на вопросы:
1. Какие формы межзадачного взаимодействия реализованы в ОС QNX?
2. Приведите классификацию файловых систем ОС QNX.
3. Какие процессоры доминируют среди «промышленных компьютеров»?

Вариант 6
1. Разработайте приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Программа должна моделировать проблему инверсии приоритетов.
2. В программе присутствуют три потока с разными приоритетами. Пользователь может в любой момент заблокировать или разблокировать любой из потоков.
3. Пользователь может отправить любой из потоков на использование некоторого ресурса либо отменить требования к ресурсу.
4. Реализовать как текстовое, так и графическое представление информации о состоянии потоков (можно использовать символы псевдографики).
2. Ответьте на вопросы:
1. Опишите спецификации PCI-Express.
2. Какие механизмы существуют для решения проблемы инверсии приоритетов?
3. Из каких основных частей состоит стандарт OSEK/VDX?

Вариант 7
1. Разработайте клиент-серверное приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Система безопасности летательного аппарата. Система должна следить за температурой носовой части, передней кромки левого и правого крыла. Всего три датчика температуры. Датчик носовой части должен опрашиваться с частотой 4 Гц, датчики крыльев — 2 Гц. Датчик возвращает значение температуры в диапазоне 0…65535 К.
2. Написать программы сервера, моделирующие датчики и клиента — системы безопасности. Пусть значения температуры изменяются по закону косинуса (в случае отсутствия библиотеки тригонометрических функций следует реализовать функцию косинуса с помощью разложения ряда) в заданном диапазоне.
3. Программа-клиент должна осуществлять опрос серверов и выводить на экран значение температуры в шесть столбцов (временная отметка, температура). Предусмотреть возможность отказа датчика, клиент не должен при этом блокироваться. Вместо отказавшего датчика в столбце должна выводиться –1.
4. При запуске должно быть три процесса сервера и один процесс клиент.
5. Смоделировать отказ датчика можно путем уничтожения одного или нескольких процессов-серверов (kill). Датчик считается потерянным, если он не ответил на два опроса подряд. Но датчик может восстановить свою работу. Моделируется запуском процесса-сервера. Опции: Значения температуры выводятся разными цветами в зависимости от диапазона температуры:
– 0—256 — фиолетовый;
– 257—512 — синий;
– 513—65535 — красный.
2. Ответьте на вопросы:
1. Опишите связь между процессами посредством передачи сообщений в ОС QNX.
2. Для чего используются инсталляционные пакеты и репозитарии в ОС QNX?
3. Опишите архитектуры приложений систем реального времени с учетом предсказуемости.

Вариант 8
1. Разработайте клиент-серверное приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Банкомат. Пользователь банкомата может через банкомат идентифицироваться, посмотреть свой счет, получить информацию об операциях с ним (пополнение или изъятие денег), снять деньги или перевести на другой счет.
2. Написать консольное приложение-сервер, исполняющее роль банка, и оконное приложение-клиент, исполняющее роль банкомата. На сервере хранится перечень счетов клиентов, их пароли, количество денег и последние десять операций. Приложение-клиент имеет оконный интерфейс, через который серверу посылаются запросы.
2. Ответьте на вопросы:
1. Опишите стандарт VME.
2. Какие требования по временным характеристикам накладываются на системы реального времени?
3. Для чего предназначен стандарт TCSEC?

Вариант 9
1. Разработайте клиент-серверное приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Обмен сообщениями со спутником. В окне приложения нарисована планета, вокруг нее вращается спутник, в поле окна задается сектор контакта со спутником. Когда спутник заходит в сектор общения, он начинает посылать сигнал о готовности к общению. Если в окне нажать кнопку «Опрос спутника», спутник вернет свои координаты, которые отобразятся в окне. Если спутник находится вне сектора контакта, то данная функция недоступна.
2. Написать консольное приложение-сервер, исполняющее роль спутника, и оконное приложение-клиент, исполняющее роль окна на станции наблюдения. Координаты спутника изменяются непосредственно на сервере, а клиент их постоянно опрашивает. Проверяет на вхождение в сектор и отображает спутник на экране.
2. Ответьте на вопросы:
1. Какие барьеры памяти реализованы в ОС LynxOS 5.0?
2. Опишите связь между процессами посредством передачи сигналов.
3. Приведите структуру сетевой подсистемы ОС QNX.

Вариант 10
1. Разработайте клиент-серверное приложение с использованием интерфейса прикладного программирования WinAPI или POSIX:
1. Мониторинг состояния доменной печи. При строительстве доменной печи в ее стенки закладываются термодатчики. Компьютер с заданной периодичностью опрашивает эти датчики и следит за состоянием стенок печи. В случае прогорания стенки печи выдается сигнал тревоги.
2. Написать консольное приложение-сервер и окон-ное приложение-клиент. Сервер исполняет роль датчика. В нем в специальной переменной хранится информация о длине термодатчика. С определенным интервалом времени длина термодатчика уменьшается. Клиент — это оконное приложение, в котором нарисован план печи с установленными термодатчиками. Клиент опрашивает датчики/сервера об их длине. И отображает полученную информацию на экране. Если длина датчика в пределах 71—100 %, то он отображается зеленым цветом. Если длина датчика в пределах 31—70 %, то он отображается желтым цветом. Если длина датчика в пределах 1—30 %, то он отображается красным цветом. Если длина датчика достигла 15 %, то на экран выдается красное окно с сообщением об опасности.
3. В клиенте также отображаются и сами значения длин датчиков. Клиент может работать с независимым количеством датчиков.
2. Ответьте на вопросы:
1. Что представляет собой технология FLEET?
2. Приведите описание процесса проектирования системы, соответствующее физической архитектуре.
3. Какими факторами выделяются перспективные контроллеры в части их прикладного программного обеспечения?